(คู่มือ) หนังสือเรียนสสวท เพิ่มเติมชีววิทยา1

ชีววทิ ยา เล่ม 1 บทท่ี 2 | เคมีท่เี ป็นพน้ื ฐานของส่งิ มชี วี ิต 89 เวลาทีใ่ ช้ 1.0 ชัว่ โมง บทนี้ควรใชเ้ วลาสอนประมาณ 14 ช่วั โมง 1.0 ชวั่ โมง 2.1 อะตอม ธาตุ และสารประกอบ 6.0 ชว่ั โมง 2.2 น�้ำ 6.0 ชวั่ โมง 2.3 สารประกอบคาร์บอนในสงิ่ มีชวี ติ 14.0 ชัว่ โมง 2.4 ปฏกิ ริ ยิ าเคมีในเซลล์ของสง่ิ มชี วี ิต รวม สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

90 บทท่ี 2 | เคมที ีเ่ ปน็ พ้นื ฐานของสิ่งมีชวี ติ ชีววิทยา เล่ม 1 เฉลยตรวจสอบความรู้ก่อนเรยี น 1. ตัวเลขแสดงจำ�นวนโปรตอนในอะตอม เรียกว่า เลขมวล ส่วนผลรวมของจำ�นวน โปรตอนกบั นวิ ตรอนเรยี กว่า เลขอะตอม 2. อิเล็กตรอนท่ีอยู่ในระดับพลังงานช้ันนอกสุดที่เคล่ือนท่ีรอบนิวเคลียส เรียกว่า เวเลนซ์อเิ ล็กตรอน 3. โปรตอนและนิวตรอนมีประจุไฟฟ้าบวก สว่ นอิเล็กตรอนมีประจไุ ฟฟา้ ลบ 4. พันธะเคมีทมี่ กี ารให้และรับอเิ ลก็ ตรอนระหว่างอะตอมหรอื ไอออนยดึ เหนยี่ วกนั ด้วย แรงดึงดดู ระหวา่ งประจไุ ฟฟา้ ทีต่ ่างกัน การยดึ เหนย่ี วน้เี ป็นพนั ธะโคเวเลนต์ 5. ธาตแุ ตล่ ะชนดิ มสี มบตั เิ ฉพาะตวั และมสี มบตั ทิ างกายภาพบางประการเหมอื นกนั และ บางประการตา่ งกัน ซึ่งสามารถน�ำ มาจดั กลมุ่ ธาตุเปน็ โลหะ อโลหะ และก่ึงโลหะ 6. ปฏกิ ริ ยิ าเคมเี ปน็ กระบวนการทที่ �ำ ใหส้ ารเกดิ การเปลยี่ นแปลงทางเคมแี ลว้ มสี ารใหม่ เกดิ ขน้ึ 7. การเกิดปฏิกิริยาเคมีอาจสังเกตได้จากการเปลี่ยนแปลงของสีหรือกล่ินที่ต่างไปจาก สารเดิม การมีฟองแก๊ส หรือตะกอนเกดิ ขึ้น หรอื มกี ารเพม่ิ หรือลดของอุณหภูมิ 8. การหลอมเหลวของนำ้�แขง็ หรอื การระเหยกลายเป็นไอน้ำ�จดั เป็นปฏกิ ริ ยิ าเคมี 9. เม่ือเกิดปฏิกิริยาเคมี อะตอมของสารตั้งต้นจะมีการจัดเรียงตัวใหม่ได้เป็น สารผลิตภัณฑ์ โดยอะตอมแต่ละชนิดก่อนและหลังเกิดปฏิกิริยาเคมีมีจำ�นวนเท่ากัน แต่มวลรวมของสารตง้ั ตน้ อาจจะไมเ่ ทา่ กับมวลรวมของสารผลติ ภณั ฑ์ก็ได้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววิทยา เล่ม 1 บทที่ 2 | เคมที ่เี ป็นพ้นื ฐานของสิ่งมชี ีวิต 91 2.1 อะตอม ธาตุและสารประกอบ จดุ ประสงคก์ ารเรียนรู้ 1. สบื ค้นข้อมูล อธบิ ายเก่ยี วกับอะตอม ธาตุและสารประกอบ 2. ยกตวั อย่างและบอกความสำ�คัญของธาตชุ นิดตา่ ง ๆ ตอ่ ส่ิงมชี วี ิต แนวการจัดการเรยี นรู้ ครูนำ�เข้าสู่บทเรียน โดยใช้ภาพนำ�บทที่ 2 ให้นักเรียนร่วมกันอภิปรายธาตุท่ีเป็นองค์ประกอบ ของสิ่งมีชีวิตเพื่อให้ได้ข้อสรุปว่า สิ่งมีชีวิตมีธาตุคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลัก ดังจะเห็นได้จาก ถ่านสีดำ�ที่ได้จากการทำ�ถ่านประกอบด้วยธาตุคาร์บอนเป็นหลัก จากน้ันใช้คำ�ถามเพ่ิมเติมเพื่อ ตรวจสอบความรู้เดมิ ของนักเรยี น ดังนี้ ยกตวั อยา่ งธาตทุ เี่ ป็นองคป์ ระกอบของสิง่ มชี ีวิตทีน่ อกเหนือจากธาตคุ ารบ์ อน ความรูเ้ พม่ิ เติมส�ำ หรบั ครู การเผาไหมท้ ่เี หลอื ข้ีเถ้าและการเผาถ่าน การเผาไหม้ ประกอบดว้ ย 3 ส่วน คือ เชอ้ื เพลิง ออกซเิ จน และความร้อน โดยการเผาไหมใ้ น อากาศเปดิ เชน่ การใชไ้ มฟ้ นื กอ่ ไฟในการประกอบอาหาร การเผาหญา้ แหง้ เปน็ การเผาไหมใ้ น บรเิ วณทมี่ อี อกซเิ จนสงู โดยออกซเิ จนจะกอ่ ใหเ้ กดิ การเผาไหมอ้ ยา่ งตอ่ เนอื่ งจนไมฟ้ นื หรอื หญา้ แหง้ ถกู เผาไหมจ้ นเหลอื เพยี งเถา้ หรอื ขเี้ ถา้ ตวั อยา่ งธาตทุ พี่ บคดิ เปน็ เปอรเ์ ซน็ ตโ์ ดยน�้ำ หนกั ของ ธาตแุ ตล่ ะชนดิ ในโครงสร้างของเถ้าไมย้ างพารา มีดังนี้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

92 บทท่ี 2 | เคมที ี่เป็นพ้ืนฐานของสงิ่ มชี วี ติ ชีววิทยา เล่ม 1 ธาตุ เปอรเ์ ซน็ ต์ ธาตุ เปอรเ์ ซน็ ต์ โดยนำ้�หนัก โดยน้ำ�หนัก ออกซิเจน กำ�มะถนั แคลเซียม 40.9 ฟอสฟอรสั 1.3 คารบ์ อน 20.7 แมงกานสี 1.1 โพแทสเซียม 18.3 อะลูมิเนยี ม 0.4 แมกนีเซยี ม 12.1 0.4 ซลิ ิกอน 2.8 คลอรีน 0.3 1.5 เหลก็ 0.3 ท่มี า : ก ลั ยา พรสุขสมบูรณ์และคณะ. อทิ ธพิ ลของเถ้าไม้ยางพาราต่อสมบัติของโฟมแป้งดบิ .วารสารมหาวทิ ยาลยั ทักษิณ ปีท่ี 18 ฉบับที่ 3 ฉบับพิเศษจากงานประชุมวิชาการระดับชาติมหาวิทยาลัยทักษิณ ครั้งท่ี 25 ประจำ�ปี 2558. การเผาถ่านเป็นการเผาไหม้ในภาวะที่มีออกซิเจนน้อยทำ�ให้เกิดการเผาไหม้จนไม้เปล่ียนเป็น ถา่ นที่มสี ีดำ�ประกอบดว้ ยธาตคุ าร์บอนเป็นองค์ประกอบหลกั โดยการเผาถ่านเริ่มจากการเพ่มิ ความรอ้ นในเตาเผาจนถงึ ประมาณ 180 องศาเซลเซยี ส เพอื่ ไลค่ วามชน้ื ท�ำ ใหน้ �ำ้ ทอ่ี ยใู่ นไมร้ ะเหย ออกไป เป็นการดึงโมเลกุลของน้ำ�ออกจากเน้อื ไม้ เรียกวา่ ดไี ฮเดรชนั (dehydration) เมื่อเพ่ิม ความร้อนในเตาเผาจนถึงอุณหภูมิประมาณ 270-400 องศาเซลเซียส เฮมิเซลลูโลส (hemicellulose) ซงึ่ เปน็ องคป์ ระกอบของเนอ้ื ไมจ้ ะสลายตวั ทาํ ใหเ้ กดิ แกส๊ จากนน้ั จะมกี ารเผา ถา่ นตอ่ ไปอกี ระยะหนงึ่ ดว้ ยอณุ หภมู ปิ ระมาณ 400-500 องศาเซลเซยี ส เพอื่ สลายน�้ำ มนั ดนิ หรอื ทารท์ อ่ี ยใู่ นถา่ น การก�ำ จดั น�้ำ มนั ดนิ เปน็ การท�ำ ถา่ นใหบ้ รสิ ทุ ธ์ิ เรยี กวา่ รไี ฟนเ์ มนท์ (refinement) โดยนำ้�มันดินประกอบด้วยสารหลายชนิดเกาะกันเป็นสีนำ้�ตาล เม่ือมีการเผาไหม้จะเกิด เบนโซไพรนี (benzopyrene) และไดเบนซานทราซนี (dibenzanthracene) ซง่ึ เปน็ สารกอ่ มะเรง็ ดังนั้นหากมีการนําถ่านท่ียังมีน้ำ�มันดินสะสมอยู่ไปใช้ประกอบอาหารก็จะเกิดอันตราย ตอ่ ผบู้ รโิ ภคได้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววิทยา เลม่ 1 บทท่ี 2 | เคมีทเี่ ปน็ พื้นฐานของสิ่งมีชีวิต 93 ครใู หน้ กั เรยี นสบื คน้ ขอ้ มลู เกย่ี วกบั อะตอม ธาตแุ ละสารประกอบ รวมถงึ โครงสรา้ งของสง่ิ มชี วี ติ หรอื ครอู าจใชภ้ าพ 2.1 ในหนงั สอื เรยี น แลว้ ใหน้ กั เรยี นอภปิ รายรว่ มกนั เพอื่ ใหไ้ ดข้ อ้ สรปุ วา่ โครงสรา้ ง ของส่ิงมีชีวิตประกอบด้วยอะตอมของธาตุต่าง ๆ อะตอมยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะเคมีเกิดเป็นโมเลกุล เซลลซ์ งึ่ เปน็ หนว่ ยพนื้ ฐานทเ่ี ลก็ ทสี่ ดุ ของสง่ิ มชี วี ติ เกดิ จากโมเลกลุ ชนดิ ตา่ ง ๆ จ�ำ นวนมากมารวมตวั กนั สง่ิ มชี วี ติ หลายเซลล์ เชน่ พชื สตั ว์ มเี ซลลจ์ �ำ นวนมากรวมเปน็ เนอ้ื เยอ่ื ซงึ่ มหี นา้ ทจี่ �ำ เพาะ เนอ้ื เยอ่ื หลาย ชนิดท�ำ งานรว่ มกนั เปน็ อวยั วะที่ประกอบเป็นสิ่งมีชวี ติ 2.1.1 อะตอม ครูให้นักเรียนนำ�ข้อมูลที่ได้จากการสืบค้นมาอภิปรายร่วมกัน เพ่ือให้ได้ข้อสรุปว่า อะตอม ประกอบด้วยโปรตอน นิวตรอน อยู่ในนิวเคลียส และอิเล็กตรอนซึ่งเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสในระดับ พลังงานต่าง ๆ อิเล็กตรอนท่ีอยู่ในระดับพลังงานช้ันนอกสุดเรียกว่า เวเลนซ์อิเล็กตรอน โดยท่ัวไป นวิ เคลยี สมจี �ำ นวนนวิ ตรอนเทา่ กบั โปรตอน ตวั เลขแสดงจ�ำ นวนโปรตอนในอะตอม เรยี กวา่ เลขอะตอม ผลรวมของจ�ำ นวนโปรตอนกบั นวิ ตรอนเรยี กวา่ เลขมวล โดยโปรตอนมปี ระจไุ ฟฟา้ บวก สว่ นอเิ ลก็ ตรอน มีประจุไฟฟ้าลบ ขณะท่ีนิวตรอนไม่มีประจุ อะตอมที่มีจำ�นวนอิเล็กตรอนเท่ากับจำ�นวนโปรตอนจะ เป็นกลางทางไฟฟ้า จากน้นั ให้นักเรียนตอบคำ�ถามใตร้ ูป 2.2 ดังนี้ จากรปู 2.2 ก. ให้ระบจุ �ำ นวนเวเลนซอ์ ิเลก็ ตรอนของอะตอมคาร์บอนและอะตอมไฮโดรเจน อะตอมคาร์บอนมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 4 ส่วนอะตอมไฮโดรเจนมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน เท่ากับ 1 จากรปู 2.2 ข. อะตอมคารบ์ อนมีจ�ำ นวนโปรตอนและนวิ ตรอนอยา่ งละเท่าไร อะตอมคารบ์ อนมโี ปรตอนและนิวตรอนอยา่ งละ 6 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

94 บทที่ 2 | เคมีที่เปน็ พนื้ ฐานของสงิ่ มีชีวติ ชีววทิ ยา เลม่ 1 2.1.2 ธาตุและสารประกอบ ครูนำ�เข้าสู่บทเรียนเร่ืองธาตุและสารประกอบโดยใช้รูป 2.3 เพื่อให้ความรู้เพ่ิมเติมเกี่ยวกับ ท่มี าของธาตคุ ารบ์ อน ซ่งึ เปน็ ธาตทุ ีเ่ ปน็ องค์ประกอบหลกั ของส่งิ มีชีวิต แลว้ ใชค้ ำ�ถามเพิ่มเตมิ ดังนี้ นอกจากสง่ิ มชี ีวติ มีธาตุคารบ์ อนเปน็ องคป์ ระกอบหลักแลว้ ยังมีธาตุอ่นื อกี หรือไม่ จากน้ันครใู ห้นกั เรยี นรว่ มกนั อภปิ ราย เพ่อื ใหไ้ ด้ข้อสรปุ ว่า นอกจากสงิ่ มีชวี ิตจะมีธาตุคาร์บอน ออกซิเจน และไฮโดรเจน เปน็ องคป์ ระกอบหลักแล้วยงั มธี าตุอื่น ๆ เปน็ องคป์ ระกอบอีกดว้ ย โดยสว่ น ใหญธ่ าตเุ หลา่ นจี้ ะอยใู่ นรปู ของไอออนและมปี รมิ าณทแ่ี ตกตา่ งกนั ถงึ แมส้ ง่ิ มชี วี ติ ตอ้ งการธาตบุ างชนดิ ในปริมาณเล็กน้อย แต่ถ้าได้รับปริมาณไม่เพียงพอหรือเม่ือมีการสูญเสียไปอาจทำ�ให้การทำ�งานของ อวัยวะตา่ ง ๆ ผิดปกตไิ ด้ ครใู หน้ กั เรยี นสบื คน้ ขอ้ มลู เกย่ี วกบั ความส�ำ คญั ของธาตแุ ละการขาดธาตตุ า่ ง ๆ ทพี่ บในพชื และ สตั ว์ แล้วน�ำ มาอภิปรายรว่ มกนั เพอื่ ให้ไดข้ อ้ สรุปวา่ ธาตุตา่ งชนิดกันมีหน้าทีแ่ ตกตา่ งกัน การขาดธาตุ เป็นสาเหตุของโรคต่าง ๆ เช่น โรคคอพอก ภาวะโลหิตจาง โรคกระดูกพรุน จากนั้นให้นักเรียนจัดทำ� สอื่ เพื่อเผยแพร่ความรู้ในรปู แบบตา่ ง ๆ เช่น infographic ปา้ ยนิเทศ คลปิ วีดิทัศน์ ครูอาจเช่ือมโยงการนำ�ความรู้เรื่องความจำ�เป็นของธาตุต่อการดำ�รงชีวิต เช่น การทำ�ไข่เค็ม เสริมไอโอดีน การทำ�เกลือสินเธาว์เสริมไอโอดีน การทำ�ปุ๋ยส่ังตัดสำ�หรับพืชซึ่งเป็นการจัดธาตุอาหาร ท่ีจ�ำ เปน็ สำ�หรับพชื ในแตล่ ะพนื้ ที่ตามข้อมูลชดุ ดินและค่าวิเคราะหด์ ิน โดยใช้ชุดตรวจสอบ N-P-K ครูอธิบายเพ่ิมเติมเก่ียวกับธาตุและสารประกอบ เพื่อให้ได้ข้อสรุปว่า โมเลกุลที่ประกอบด้วย อะตอมมากกวา่ 1 ชนิดเรียกวา่ สารประกอบ เช่น โซเดียมคลอไรด์ (NaCl) ครูให้ความรู้เกี่ยวกับพันธะเคมี โดยใช้รูป 2.6 และ 2.7 ในหนังสือเรียน เพื่อให้ได้ข้อสรุปว่า การรวมตัวของอะตอมเกิดแรงยึดเหน่ียวที่เรียกว่า พันธะเคมี ซึ่งพันธะเคมีเกี่ยวข้องกับ เวเลนซ์อิเล็กตรอนของคู่อะตอมท่ีร่วมสร้างพันธะกัน การยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอมธาตุ 2 อะตอม โดยการใช้เวเลนซ์อิเล็กตรอนร่วมกันเกิดเป็นพันธะโคเวเลนต์ และการยึดเหน่ียวระหว่างประจุไฟฟ้า ของไอออนบวกและไอออนลบเกดิ เปน็ พนั ธะไอออนกิ นอกจากนโ้ี มเลกลุ ยงั เกดิ แรงยดึ เหนย่ี วระหวา่ ง โมเลกลุ โดยอาจเกดิ จากโมเลกุลชนิดเดียวกนั หรือตา่ งชนดิ กัน เชน่ พันธะไฮโดรเจน ครูให้นักเรียนศึกษารูป 2.8 แล้วให้สืบค้นข้อมูลและอภิปรายร่วมกันเพื่อให้ได้ข้อสรุปว่า รา่ งกายของมนุษยป์ ระกอบดว้ ยสารตา่ ง ๆ ในปรมิ าณท่แี ตกตา่ งกนั เช่น คาร์โบไฮเดรต โปรตนี ลพิ ดิ กรดนวิ คลอิ กิ และน�้ำ ซง่ึ สารเหลา่ นม้ี คี วามส�ำ คญั ตอ่ รา่ งกายเนอ่ื งจากเปน็ สว่ นประกอบของเซลลแ์ ละ เนื้อเยื่อ รวมทงั้ ช่วยในการเกิดปฏกิ ริ ิยาเคมตี ่าง ๆ ภายในเซลล์ ทำ�ใหส้ ิง่ มชี ีวิตสามารถดำ�รงชีวติ อยู่ได้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วทิ ยา เลม่ 1 บทที่ 2 | เคมที ีเ่ ปน็ พ้นื ฐานของส่งิ มชี ีวิต 95 2.2 นำ�้ จุดประสงค์การเรียนรู้ สบื คน้ ข้อมูล อธิบายโครงสร้างและสมบัติของน�้ำ และบอกความสำ�คญั ของนำ�้ ที่มีต่อสง่ิ มีชีวติ แนวการจัดการเรียนรู้ ครูนำ�เข้าสู่บทเรียนโดยตรวจสอบความรู้เดิมของนักเรียนด้วยการให้ระบุบทบาทและความ ส�ำ คญั ของน้ำ�ทม่ี ีตอ่ ร่างกาย เชน่ การเปน็ ตวั กลางของการเกิดปฏกิ ิรยิ าเคมี การลำ�เลียงสาร การรกั ษา ดุลยภาพของอุณหภูมิ และความเป็นกรด-เบส ของเลือดและของเหลวต่าง ๆ ในร่างกาย ซึ่งจากการ ศึกษารูป 2.8 เก่ียวกับปริมาณของสารต่างๆ ในร่างกายมนุษย์ พบว่านำ้�เป็นองค์ประกอบที่พบมาก ทส่ี ดุ เมอื่ เทยี บกบั สารอน่ื  ๆ แสดงวา่ น�้ำ มคี วามส�ำ คญั อยา่ งยงิ่ ตอ่ รา่ งกาย ดงั นน้ั จงึ ควรดม่ื น�ำ้ ใหเ้ พยี งพอ ต่อความต้องการของร่างกาย ครใู หน้ กั เรยี นสบื คน้ ข้อมลู เก่ียวกบั โครงสรา้ งโมเลกลุ สมบตั ิ และความสำ�คญั ของนำ�้ แล้วร่วม กนั อภิปรายถึงบทบาทท่ีสำ�คัญของนำ้�ในประเดน็ ตา่ ง ๆ ดังน้ี o การเป็นตัวท�ำ ละลาย o สมบตั ิไฮโดรฟลิ ิกและไฮโดรโฟบิก o ความเป็นกรด-เบส o การดูดซับพลังงานความรอ้ น o แรงโคฮีชันและแรงแอดฮชี นั จากนัน้ ครอู าจใชค้ ำ�ถามเพมิ่ เติมดังนี้ สมบตั ิของน�้ำ เกย่ี วข้องกบั โครงสร้างโมเลกุลของน�ำ้ อยา่ งไร 1. น�้ำ เป็นโมเลกลุ มีขัว้ 2. น้ำ�เปน็ ของเหลวท่อี ณุ หภูมิห้อง ครูให้นักเรียนนำ�เสนอข้อมูลที่ได้จากการสืบค้นเกี่ยวกับโครงสร้างโมเลกุลของนำ้�และ พนั ธะโคเวเลนต์ เพอื่ อธบิ ายการเกดิ โมเลกลุ ทม่ี ขี วั้ ของน�้ำ รวมทงั้ การเขยี นสญั ลกั ษณแ์ ทนขว้ั บวก และ ขว้ั ลบ ดังรปู 2.9 ในหนังสอื เรยี น สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

96 บทท่ี 2 | เคมีท่เี ปน็ พืน้ ฐานของสงิ่ มชี ีวติ ชีววิทยา เลม่ 1 ครใู ห้ความรู้เพิม่ เตมิ เก่ยี วกบั การแสดงประจขุ องน้�ำ ดังนี้ โมเลกุลของน้ำ�มีข้ัวเนื่องจากอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะถูกดึงให้เข้าใกล้อะตอมของออกซิเจน มากกว่าอะตอมของไฮโดรเจน อะตอมของออกซิเจนจึงแสดงขั้วลบ และทำ�ให้อะตอมของไฮโดรเจน 2 อะตอมแสดงขั้วบวก และควรเพ่ิมเติมให้นักเรียนทราบว่า การเขียนสัญลักษณ์แสดงสภาพข้ัวของ น้�ำ อาจเขยี น ดังน้ี δ- HH O δ+ δ+ สว่ นทีแ่ สดงสภาพข้วั เปน็ ลบใช้สัญลกั ษณ์ δ- (อ่านว่า เดลตา้ ลบ) ส่วนท่ีแสดงสภาพขั้วเป็นบวก ใช้สัญลกั ษณ์ δ+ (อา่ นว่า เดลตา้ บวก) ครูอธิบายเพ่ิมเติมโดยใช้รูป 2.9 ลักษณะความเป็นข้ัวของโมเลกุลของน้ำ�ทำ�ให้เกิดพันธะ ไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล การเกดิ พนั ธะไฮโดรเจนท�ำ ให้เกดิ การดดู ซบั พลงั งานความร้อนสงู และเกดิ แรงโคฮีชันและแรงแอดฮชี ัน ครูอาจวัดความเข้าใจของนักเรียนเก่ียวกับน้ำ�กับตัวทำ�ละลายโดยใช้แผนภาพต่อไปนี้ ซ่ึงเป็น แผนภาพแสดงไอออนซึ่งลอ้ มรอบด้วยโมเลกุลของน�ำ้ ดังรปู สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วทิ ยา เลม่ 1 บทท่ี 2 | เคมที เ่ี ป็นพน้ื ฐานของสิ่งมีชวี ติ 97 ไอออน ชนิด 1 ไอออน ชนิด 2 ไฮโดรเจน ข. ออกซเิ จน เม่ือนกั เรียนศกึ ษาแผนภาพแลว้ ครูตั้งค�ำ ถามเพื่อตรวจสอบความเขา้ ใจ ซึ่งอาจเปน็ ดงั นี้ จากแผนภาพ ไอออนในรูป ก. และ ข. ควรมีประจอุ ะไร ก. ประจุบวก ข. ประจุลบ สารทกุ ชนดิ ละลายนำ้�ไดห้ รือไม่ เพราะเหตใุ ด จงยกตวั อยา่ ง ไมไ่ ด้ทุกชนดิ เพราะสารบางชนิดเป็นโมเลกุลทีไ่ มม่ ขี วั้ เช่น น�้ำ มนั สว่ นคำ�ถามในหนงั สือเรยี นมีแนวคำ�ตอบ ดังน้ี สารในชวี ติ ประจ�ำ วนั ทมี่ สี มบตั ไิ ฮโดรฟลิ กิ และสารทม่ี สี มบตั ไิ ฮโดรโฟบกิ มอี ะไรบา้ ง ยกตวั อยา่ ง ประกอบ สารท่ีมีสมบัติไฮโดรฟิลิก เช่น นำ้�ตาลทราย เกลือแกง น้ำ�ผ้ึง ด่างทับทิม สารส้ม ส่วนสารที่มี สมบัตไิ ฮโดรโฟบกิ เชน่ นำ้�มนั พชื ไขมันสตั ว์ เนย ขผี้ ึ้ง มารก์ ารีน สมบตั ิของน�้ำ เก่ยี วข้องกบั การเกดิ ปฏิกิรยิ าเคมภี ายในเซลล์อย่างไร เนื่องจากนำ้�เป็นตัวทำ�ละลายท่ีดีและสารหลายชนิดสามารถแตกตัวเป็นไอออนในนำ้�ได้ทำ�ให้ เกิดปฏกิ ริ ิยาเคมีภายในเซลลไ์ ดด้ ี สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

98 บทที่ 2 | เคมที เ่ี ปน็ พ้นื ฐานของส่งิ มชี ีวิต ชวี วทิ ยา เลม่ 1 แนวการวดั และประเมนิ ผล ด้านความรู้ - สมบตั ขิ องน�้ำ และตวั อยา่ งธาตทุ มี่ คี วามส�ำ คญั ตอ่ รา่ งกายของสง่ิ มชี วี ติ จากการสบื คน้ ขอ้ มลู การทำ�แบบฝึกหัดและการทำ�แบบทดสอบ ด้านทักษะ - การสังเกตและการลงความเห็นจากข้อมูล จากการสังเกตและเปรียบเทียบภาพโครงสร้าง ทางเคมี - การสอ่ื สารสารสนเทศและการรู้เท่าทนั สอื่ จากการสืบคน้ ขอ้ มลู และการนำ�เสนอ - ความร่วมมือ การทำ�งานเป็นทีมและภาวะผู้นำ�จากการสังเกตพฤติกรรมในการแบ่งกลุ่ม เพอ่ื สบื ค้นข้อมูล นำ�เสนอ และการอภปิ รายรว่ มกัน ดา้ นจิตวทิ ยาศาสตร์ - การใชว้ จิ ารณญาณ จากการสงั เกตพฤตกิ รรมในการสบื คน้ ขอ้ มลู น�ำ เสนอ และการอภปิ ราย ร่วมกนั 2.3 สารประกอบคาร์บอนในสงิ่ มีชวี ติ จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ 1. สืบค้นข้อมูล อธิบายโครงสร้างของคาร์โบไฮเดรต ระบุกลุ่มของคาร์โบไฮเดรต รวมทั้ง ความสำ�คญั ของคาร์โบไฮเดรตทมี่ ีตอ่ สิง่ มชี ีวิต 2. สืบค้นข้อมลู อธบิ ายโครงสรา้ งของโปรตนี และความสำ�คญั ของโปรตีนทมี่ ตี อ่ ส่งิ มีชวี ติ 3. สืบค้นข้อมูล อธิบายโครงสร้างของลิพิด และระบุกลุ่มของลิพิดตามโครงสร้างและ ความสำ�คัญของลิพดิ ทม่ี ตี อ่ สง่ิ มีชีวิต 4. อธิบายโครงสร้างและองคป์ ระกอบของนวิ คลีโอไทด์ DNA และ RNA 5. เปรียบเทียบความแตกต่างระหว่างโครงสร้างของ DNA กบั RNA 6. ระบุความส�ำ คัญของกรดนวิ คลิอิกที่มตี ่อสง่ิ มีชวี ิต สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววทิ ยา เล่ม 1 บทที่ 2 | เคมที ี่เป็นพืน้ ฐานของสิง่ มีชวี ติ 99 แนวการจดั การเรยี นรู้ ครูนำ�เข้าสู่บทเรียนโดยให้นักเรียนยกตัวอย่างสารประกอบคาร์บอนที่นักเรียนรู้จัก เพื่อให้ได้ ข้อสรุปว่า สารประกอบคาร์บอนท่ีพบในสิ่งมีชีวิตมีหลายประเภท เช่น คาร์โบไฮเดรต โปรตีน ลิพิด และกรดนิวคลิอิก เป็นต้น จากน้ันครูให้ความรู้เพิ่มเติมว่า สารประกอบคาร์บอนเหล่าน้ีจะมีอะตอม คาร์บอนและไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบ และอาจมีธาตุอื่นๆ เช่น ออกซิเจน ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และก�ำ มะถันเป็นองค์ประกอบอยู่ด้วย ความรเู้ พิ่มเตมิ ส�ำ หรบั ครู สารประกอบอนิ ทรีย์ ในอดีตนักเคมีเชื่อว่าสารอินทรีย์ต้องได้มาจากสิ่งมีชีวิตเท่าน้ัน แต่ต่อมามีนักวิทยาศาสตร์ สามารถสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ได้ ปัจจุบันจึงมีการกล่าวว่าสารประกอบอินทรีย์ หมายถึงสารประกอบที่มีธาตุคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลัก โดยอาจเกิดจากสิ่งมีชีวิตหรือ จากการสงั เคราะห์ก็ได้ ยกเว้นสารตอ่ ไปนี้ซง่ึ จัดเป็นสารประกอบอนนิ ทรยี ์ 1. สารท่เี ปน็ อัญรูปของธาตุคารบ์ อน เชน่ เพชร แกรไฟต์ และฟลุ เลอรีน 2. ออกไซด์ของคาร์บอน เช่น คารบ์ อนไดออกไซด์ (CO2) 3. กรดคารบ์ อนิก (H2CO3) 4. เกลือคาร์บอเนตและไฮโดรเจนคาร์บอเนต เช่น แคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3) โซเดียม ไฮโดรเจนคาร์บอเนต (NaHCO3) 5. เกลือไซยาไนด์ เชน่ โพแทสเซียมไซยาไนด์ (KCN) 6. เกลอื คาร์ไบด์ เชน่ แคลเซียมคาร์ไบด์ (CaC2) นักเรียนศึกษารูป 2.12 และ 2.13 เพ่ือให้ได้ข้อสรุปว่า การสร้างพันธะโคเวเลนต์ ระหว่างอะตอมของคาร์บอนอาจเกิดเป็นพันธะเด่ียว พันธะคู่ และพันธะสาม เนื่องจากคาร์บอนมี เวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 4 และอะตอมคาร์บอนยังสามารถสร้างพันธะโคเวเลนต์กับอะตอมของ ธาตุอื่น ๆ เช่น ไฮโดรเจน โดยสารที่มีอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจนเท่าน้ันเป็นองค์ประกอบ เรยี กวา่ สารประกอบไฮโดรคารบ์ อน นักเรียนสืบค้นขอ้ มูลเก่ยี วกับความหมายและตวั อย่างของหมฟู่ งั กช์ ัน การเขียนโครงสรา้ งและ แหล่งที่พบ ควรให้นักเรียนเข้าใจสัญลักษณ์ของสูตรท่ัวไปเกี่ยวกับโครงสร้างเพ่ือเป็นพ้ืนฐานในการ ศึกษาต่อไป สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

100 บทที่ 2 | เคมีที่เป็นพืน้ ฐานของส่ิงมีชวี ิต ชวี วิทยา เล่ม 1 ครคู วรตงั้ คำ�ถามเพ่มิ เติมเพ่ือน�ำ เข้าส่เู ร่ืองสารประกอบคาร์บอนโดยใชค้ ำ�ถามดงั น้ี สารประกอบคาร์บอนในสิ่งมีชีวิตมีโครงสร้างอย่างไร และมีความสำ�คัญต่อการดำ�รงชีวิต ของส่งิ มีชวี ิตอยา่ งไร ครูอาจใช้รูป 2.14 และให้นักเรียนร่วมกันสรุปว่า สารประกอบคาร์บอนขนาดใหญ่ส่วนมาก เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากโมเลกุลหน่วยย่อยเรียกว่า มอนอเมอร์ หลายโมเลกุลเชื่อมต่อกันด้วยพันธะ เคมี เช่น การเช่ือมต่อกันของกลูโคสกลายเป็นแป้ง การเชื่อมต่อกันของกรดแอมิโนเกิดเป็นโปรตีน การเชอ่ื มตอ่ กนั ของนวิ คลโี อไทดเ์ กดิ เปน็ สาย DNA ซงึ่ สารประกอบคารบ์ อนเหลา่ นเี้ ปน็ องคป์ ระกอบ ของเซลล์ส่งิ มีชวี ิต 2.3.1 คารโ์ บไฮเดรต ครูทบทวนความรู้ของนักเรียนโดยให้นักเรียนยกตัวอย่างอาหารท่ีมีสารอาหารประเภท คาร์โบไฮเดรต จากนั้นให้นักเรียนสืบค้นข้อมูลเก่ียวกับธาตุท่ีเป็นองค์ประกอบหลัก ประเภทของ คาร์โบไฮเดรต คือ มอโนแซ็กคาไรด์ ไดแซ็กคาไรด์ และพอลิแซ็กคาไรด์ ตัวอย่างของคาร์โบไฮเดรต แตล่ ะประเภท รวมถงึ ประโยชนแ์ ละแหล่งทีพ่ บคารโ์ บไฮเดรตแต่ละชนดิ จากนน้ั ใหน้ กั เรยี นศกึ ษารปู 2.15 เพอ่ื สรปุ ใหไ้ ดว้ า่ เมอ่ื พจิ ารณาหมฟู่ งั กช์ นั ของมอโนแซก็ คาไรด์ พบวา่ มหี มไู่ ฮดรอกซลิ จ�ำ นวนหลายหมู่ และแบง่ มอโนแซก็ คาไรดไ์ ดเ้ ปน็ 2 ประเภทคอื มอโนแซก็ คาไรด์ ที่มีหมู่คาร์บอนิลกลุ่มแอลดีไฮด์ ได้แก่ ไรโบส กลูโคส และกาแล็กโทส มอโนแซ็กคาไรด์ท่ีมีหมู่ คารบ์ อนลิ กลมุ่ คโี ตน ไดแ้ ก่ ไรบโู ลส และฟรกั โทส โดยมอโนแซก็ คาไรดส์ ว่ นใหญจ่ ะมโี ครงสรา้ งรปู แบบ วง เฮกโซสมีคาร์บอน 6 อะตอม อาจมีโครงสร้างเป็นวง 6 เหล่ียม เช่น กลูโคส หรืออาจมีโครงสร้าง เป็นวง 5 เหลี่ยม เช่น ฟรักโทส ซ่ึงการท่ีจะเกิดเป็นวง 5 หรือ 6 เหล่ียมข้ึนกับสมบัติเฉพาะของ เฮกโซสแตล่ ะชนิด ครูให้นักเรียนศึกษาตำ�แหน่งของพันธะไกลโคซิดิกในโมเลกุลของไดแซ็กคาไรด์ คือ ซูโครส มีพันธะไกลโคซิดกิ แบบ α - 1,2 (คารบ์ อนตำ�แหนง่ ท่ี 1 ของกลโู คสเชอ่ื มต่อกบั คารบ์ อนตำ�แหนง่ ที่ 2 ของฟรกั โทส) มอลโทสมีพนั ธะไกลโคซดิ กิ แบบ α - 1,4 (คาร์บอนตำ�แหนง่ ท่ี 1 ของกลูโคสเชือ่ มกบั คาร์บอนตำ�แหน่งท่ี 4 ของกลูโคสอีกโมเลกุล) ซึ่งแตกต่างจากพันธะไกลโคซิดิกของแล็กโทส ท่ีมี พนั ธะไกลโคซิดกิ แบบ β - 1,4 (คารบ์ อนตำ�แหนง่ ท่ี 1 ของกาแล็กโทสเชอ่ื มกับคาร์บอนต�ำ แหน่งท่ี 4 ของกลโู คส) ดงั น้ันพันธะไกลโคซิดกิ จงึ มี 2 แบบ คอื แบบ α และแบบ β การสรา้ งพนั ธะไกลโคซดิ กิ 1 พันธะ ทำ�ใหเ้ กดิ น้ำ� 1 โมเลกลุ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววทิ ยา เล่ม 1 บทที่ 2 | เคมที ี่เป็นพื้นฐานของสงิ่ มีชวี ติ 101 จากน้ันครอู าจใชค้ �ำ ถามเพม่ิ เตมิ เพื่อตรวจสอบความเขา้ ใจเกย่ี วกับพอลิแซก็ คาไรด์ ดังน้ี การจดั เรยี งตวั ของกลโู คสในแปง้ ไกลโคเจน และเซลลโู ลส มกี ารแตกแขนงและรปู แบบของ พันธะไกลโคซิดกิ แตกต่างกนั อย่างไร - แปง้ ประกอบดว้ ยอะไมโลสและอะไมโลเพกทนิ โดยอะไมโลสเปน็ พอลเิ มอรข์ องกลโู คสเรยี ง ต่อกันเป็นสายยาว ไม่มีการแตกแขนง เช่ือมต่อกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก แบบ α - 1,4 อะไมโลเพกทินเป็นพอลิเมอร์ของกลูโคสเรียงต่อกันเป็นสายยาวและมีการแตกแขนง ส่วนที่เป็นสายยาวเกิดจากกลูโคสเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก แบบ α - 1,4 เหมอื นกบั อะไมโลส สว่ นทแี่ ตกแขนงเกดิ จากกลโู คสเชอื่ มตอ่ กนั ดว้ ยพนั ธะไกลโคซดิ กิ แบบ α - 1,6 - ไกลโคเจนเปน็ พอลแิ ซก็ คาไรดป์ ระกอบดว้ ยกลโู คสทต่ี อ่ กนั เปน็ สายยาวมแี ขนงแตกกง่ิ กา้ น เป็นสายสน้ั  ๆ จำ�นวนมาก คล้ายอะไมโลเพกทิน แต่แขนงของไกลโคเจนมีจ�ำ นวนมากกวา่ - เซลลโู ลสเปน็ พอลแิ ซก็ คาไรดท์ ป่ี ระกอบดว้ ยกลโู คสจ�ำ นวนมากมาตอ่ กนั เปน็ สายโซย่ าวตรง คลา้ ยอะไมโลส แต่เช่ือมตอ่ กนั ดว้ ยพนั ธะไกลโคซิดิกแบบ β - 1,4 จากน้ันครูให้นักเรียนทำ�กิจกรรม 2.1 เพื่อให้นักเรียนศึกษาสมบัติของแป้งข้าวเหนียวและ แปง้ ข้าวเจา้ ทีม่ ีสดั ส่วนของอะไมโลสกับอะไมโลเพกทินแตกตา่ งกนั สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

102 บทที่ 2 | เคมที ี่เปน็ พนื้ ฐานของสง่ิ มชี ีวิต ชวี วิทยา เล่ม 1 กจิ กรรม 2.1 ลักษณะของแป้งขา้ วเหนียวและแป้งข้าวเจา้ จุดประสงค์ เพือ่ ศกึ ษาสมบตั ขิ องแปง้ ที่มสี ดั ส่วนของอะไมโลสกับอะไมโลเพกทินแตกต่างกัน เวลาท่ใี ช้ 60 นาที วัสดุและอปุ กรณ์ รายการ ปริมาณตอ่ กลุ่ม 1. แปง้ ข้าวเหนยี ว 4 ชอ้ นเบอร์ 1 2. แปง้ ขา้ วเจ้า 4 ช้อนเบอร์ 1 3. ช้อนตกั สาร เบอร์ 1 4. น้ำ� 2 อัน 5. บกี เกอรข์ นาด 50 mL 50 mL 6. กระบอกตวงขนาด 50 mL 2 ใบ 7. แท่งแกว้ คนสาร 1 อัน 8. ชุดตะเกียงแอลกอฮอล์ หรอื เตาไฟฟา้ 2 อนั 1 ชดุ ขอ้ แนะน�ำ ส�ำ หรับครู สิง่ ทค่ี รูควรเตรียมล่วงหนา้ คอื แป้งขา้ วเหนยี ว แปง้ ข้าวเจ้า การน�ำ น�้ำ แป้งไปท�ำ ใหส้ กุ ต้อง ให้มีการคนตลอดเวลาท่ีให้ความร้อนเพือ่ ป้องกนั การจบั ตัวเปน็ กอ้ นของแปง้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วิทยา เลม่ 1 บทที่ 2 | เคมที เี่ ป็นพ้ืนฐานของสิ่งมชี วี ติ 103 ตอนท่ี 1 ผลการท�ำ กิจกรรม ชนิดของแปง้ ลักษณะของแป้ง ลักษณะแปง้ ท่เี กาะบนแท่งแก้ว กอ่ นได้รับความรอ้ น หลงั ไดร้ บั ความรอ้ น หลงั ได้รับความรอ้ น แปง้ ข้าวเหนียว แป้งข้าวเจ้า สรปุ ผลและอภปิ รายผลการทดลอง แป้งข้าวเหนียวและแป้งข้าวเจ้าจะมีลักษณะที่แตกต่างกัน ซึ่งนำ้�แป้งก่อนได้รับความร้อน มีลักษณะขุ่น แต่เม่อื ไดร้ บั ความร้อนแล้วจะมีลกั ษณะใสขน้ึ และหนืด โดยสดั ส่วนของอะไมโลส และอะไมโลเพกทินในแป้งมีผลต่อสมบัติของแป้ง โดยท่ัวไปแป้งที่มีอะไมโลสปริมาณสูงเม่ือ ท�ำ ใหส้ กุ จะดดู ซับนำ้�ไดม้ ากและเกิดการพองตวั ได้มากกว่าเดมิ หลายเทา่ จากนนั้ ให้นกั เรยี นตอบค�ำ ถามทา้ ยกจิ กรรม สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

104 บทที่ 2 | เคมที ี่เปน็ พื้นฐานของส่งิ มชี วี ติ ชวี วิทยา เลม่ 1 เฉลยค�ำ ถามทา้ ยกจิ กรรม จากผลการทดลองแปง้ แตล่ ะชนดิ หลงั ไดร้ บั ความรอ้ นมลี กั ษณะเหมอื นหรอื แตกตา่ งกนั อยา่ งไร นำ้�แป้งเม่ือได้รับความร้อนจะมีลักษณะแตกต่างกันในแป้งแต่ละชนิด คือ แป้งข้าวเหนียว มีลักษณะนมุ่ เหนียวและข่นุ แป้งข้าวเจา้ มลี กั ษณะแขง็ ร่วน ไม่เหนยี ว จับตัวเป็นกอ้ น นักเรียนคิดว่าอะไรเป็นสาเหตุทำ�ให้ลักษณะของแป้งก่อนและหลังได้รับความร้อนมี ความแตกตา่ งกนั สาเหตุทที่ �ำ ใหล้ ักษณะของแป้งก่อนและหลงั ไดร้ บั ความร้อนมคี วามแตกตา่ งกนั แปง้ แตล่ ะ ชนดิ ทม่ี สี ดั สว่ นของปรมิ าณอะไมโลส และอะไมโลเพกทนิ แตกตา่ งกนั ท�ำ ใหแ้ ปง้ มสี มบตั ติ า่ งกนั ตอนที่ 2 บทความ ใหน้ กั เรยี นสบื คน้ ขอ้ มลู เกยี่ วกบั ขนมไทยชนดิ ตา่ ง ๆ เชน่ ขนมเรไร ขนมถว้ ยฟู ขนมบวั ลอย ขนมด้วง ขนมตม้ ขนมปลากรมิ ไข่เตา่ เพือ่ อภปิ รายในประเด็นตา่ ง ๆ ดังนี้ 1. แป้งแต่ละชนดิ ที่มปี ริมาณอะไมโลสแตกตา่ งกันท�ำ ให้ขนมมลี ักษณะแตกต่างกนั อยา่ งไร 2. ระบุถึงความสัมพันธ์ระหว่างลักษณะของขนมท่ีปรากฏกับแป้งที่ใช้เป็นวัตถุดิบ เช่น ขนมทับทิมกรอบทำ�มาจากแป้งมันสำ�ปะหลังมีลักษณะเหนียวและใส ขนมบัวลอย ท�ำ มาจากแปง้ ขา้ วเหนยี วมลี กั ษณะเหนยี วนมุ่ ขนมส�ำ ปนั นที �ำ มาจากแปง้ ขา้ วเจา้ มลี กั ษณะ แขง็ รว่ น ไมจ่ ับตัวเปน็ ก้อน ชอ่ื ขนม ลักษณะขนม ชอ่ื ขนม ลกั ษณะขนม ขนมบัวลอย ขนมถัว่ แปบ แป้งขา้ วเหนยี ว แปง้ ข้าวเหนยี ว ขนมครก ขนมลอดช่อง แป้งขา้ วเจ้า แป้งขา้ วเจ้า สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วิทยา เลม่ 1 บทที่ 2 | เคมีทีเ่ ปน็ พนื้ ฐานของส่งิ มีชีวติ 105 ชื่อขนม ลกั ษณะขนม ชอื่ ขนม ลักษณะขนม ขนมสำ�ปนั นี ขนมเปียกปนู แปง้ ข้าวเจา้ แปง้ ขา้ วเจา้ ขนมทบั ทมิ กรอบ ขนมลอดชอ่ ง แป้งมันสำ�ปะหลงั สงิ คโปร์ แปง้ มนั สำ�ปะหลัง ครูควรให้ความรู้เพิ่มเติมว่า แป้งจากพืชแต่ละชนิดมีสัดส่วนของปริมาณอะไมโลส และ อะไมโลเพกทนิ แตกตา่ งกนั ท�ำ ใหแ้ ปง้ มสี มบตั ติ า่ งกนั เชน่ ขา้ วพนั ธท์ุ ม่ี อี ะไมโลสสงู เมอ่ื หงุ ตม้ สกุ จะเหนียวน้อยกว่า หรือร่วนและแข็งกว่าข้าวที่มีอะไมโลสตำ่� ข้าวเจ้ามีอะไมโลสประมาณ รอ้ ยละ 7-33 ส�ำ หรบั ขา้ วหอมมะลจิ ะมอี ะไมโลเพกทนิ สงู กวา่ ขา้ วเจา้ ทว่ั  ๆ ไป จงึ ท�ำ ใหข้ า้ วหอม มะลมิ ลี ักษณะนมุ่ และเหนียว จากนนั้ ตอบคำ�ถามในหนงั สือเรยี น ซงึ่ มีแนวการตอบดงั นี้ ข้าวเจ้าและข้าวเหนียวที่ทำ�ให้สุกมีลักษณะท่ีแตกต่างกันอย่างไร และสมบัติใดที่แสดงให้ เห็นว่ามปี ริมาณอะไมโลสและอะไมโลเพกทินแตกต่างกัน ข้าวเจ้าที่ทำ�ให้สุกจะมีการพองตัวหรือดูดซับน้ำ�สูง ร่วน แข็งไม่เหนียว สีขาวขุ่น ส่วนข้าวเหนียวที่ทำ�ให้สุกจะมีการพองตัวหรือดูดซับนำ้�น้อย ติดกันเป็นก้อน และมี ความเหนียวนุ่ม มีความใสเป็นมันวาว โดยทั่วไปข้าวที่มีอะไมโลสปริมาณสูงเมื่อทำ�ให้สุก จะดดู ซบั นำ�้ ไดม้ ากและเกิดการพองตวั ได้มากกวา่ เดิมหลายเทา่ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

106 บทท่ี 2 | เคมีทีเ่ ปน็ พนื้ ฐานของสง่ิ มีชีวิต ชีววิทยา เล่ม 1 ครูใหน้ ักเรียนสบื ค้นข้อมลู เก่ียวกับไกลโคเจน พบในเซลลต์ ับและกลา้ มเนือ้ ของสัตว์ เซลลโู ลส เป็นองค์ประกอบของผนังเซลล์พืช ร่างกายของมนุษย์ไม่สามารถย่อยสลายเซลลูโลสได้ แต่การ รบั ประทานเซลลโู ลสมปี ระโยชน์ คอื ท�ำ ใหเ้ ปน็ กากอาหารในล�ำ ไสใ้ หญ่ ชว่ ยใหก้ ารขบั ถา่ ยเปน็ ไปไดง้ า่ ยขน้ึ ครูควรให้นกั เรียนสรปุ หนา้ ทส่ี �ำ คัญของคารโ์ บไฮเดรต ไดแ้ ก่ 1. เป็นแหล่งของพลงั งานในเซลล์ เช่น กลูโคส 2. เปน็ อาหารสะสมของพืชและสตั ว์ เชน่ แปง้ และไกลโคเจน 3. เป็นสว่ นประกอบของผนงั เซลล์ เชน่ เซลลูโลส เพปทโิ ดไกลแคน 2.3.2 โปรตีน ครทู บทวนความรเู้ ดมิ ของนกั เรยี นโดยใหย้ กตวั อยา่ งอาหารทม่ี สี ารอาหารประเภทโปรตนี หรอื ภาพของเด็กท่ีขาดโปรตีน แล้วถามนักเรียนว่าโปรตีนสำ�คัญต่อร่างกายอย่างไร นักเรียนควรใช้ ประสบการณเ์ ดิมของตนในการตอบ จากนน้ั ใหน้ ักเรียนสังเกตโครงสรา้ งของกรดแอมโิ นจากรูป 2.22 แล้วถามค�ำ ถามเพมิ่ เตมิ ดังน้ี จากโครงสรา้ งของกรดแอมโิ นมธี าตุใดเปน็ องค์ประกอบบา้ ง สตู รโครงสรา้ งทั่วไปของกรดแอมโิ นเป็นอยา่ งไร นกั เรยี นควรสรปุ ไดว้ ่า โปรตีนประกอบดว้ ยหน่วยย่อย ๆ ทเี่ รียกว่า กรดแอมิโน โดยกรดแอมโิ น ประกอบด้วยธาตุหลัก คือ คาร์บอน ไฮโดรเจน ออกซิเจน และไนโตรเจน โปรตีนบางชนิดประกอบ ด้วยอะตอมของธาตุอ่ืน เช่น กำ�มะถันพบในกรดแอมิโนซิสเทอีน ฟอสฟอรัสและเหล็กเป็นธาตุที่ถูก เติมหลังจากโปรตีนสงั เคราะห์เสรจ็ แลว้ แล้วใหน้ กั เรยี นรว่ มกันเขยี นแผนภาพเพื่อสรุป การเชื่อมตอ่ กันของกรดแอมโิ นเปน็ ไดเพปไทด์ ไตรเพปไทด์ และพอลิเพปไทด์ซ่ึงเกิดจากการสร้างพันธะเพปไทด์เชื่อมต่อหมู่คาร์บอกซิลของ โมเลกลุ แรกกบั หมแู่ อมโิ นของโมเลกลุ ถดั มา ในการสรา้ งพนั ธะเพปไทดแ์ ตล่ ะพนั ธะจะมกี ารปลดปลอ่ ย โมเลกลุ ของนำ้�ออกมา 1 โมเลกุล จากนนั้ ใหน้ กั เรียนตอบค�ำ ถามในหนงั สอื เรยี น ดงั น้ี เพปไทดท์ ป่ี ระกอบดว้ ยกรดแอมโิ น 4 ชนดิ ชนดิ ละ 1 หนว่ ย จะสามารถมสี ายเพปไทดท์ ม่ี ลี �ำ ดบั กรดแอมโิ นทแ่ี ตกต่างกันได้กแ่ี บบ 24 แบบ ซ่งึ อาจเขยี นเป็นแผนภาพได้ ดงั น้ี สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววิทยา เล่ม 1 บทที่ 2 | เคมีทเ่ี ป็นพืน้ ฐานของสง่ิ มีชวี ติ 107 B C D ABCD D C ABDC A C B D ACBD D B ACDB D B C ADBC C B ADCB A C D BACD D C BADC B C A D BCAD D A BCDA D A C BDAC C A BDCA A B D CABD D B CADB C B A D CBAD D A CBDA D A B CDAB B A CDBA A B C DABC C B DACB D B A C DBAC C A DBCA C A B DCAB B A DCBA เนื่องจากมีกรดแอมิโนอยู่ 4 ชนิด ดังน้ันกรดแอมิโนสามารถที่จะจัดเรียงในตำ�แหน่งท่ี 1 ของ สายเพปไทด์ได้ 4 วิธี (กรดแอมิโน 4 ชนิด) ในตำ�แหน่งท่ี 2 สามารถท่ีจะจัดเรียงได้ 3 วิธี (ชนิดของ กรดแอมิโนไมซ่ �ำ้ กบั ตำ�แหนง่ ท่ี 1) ในต�ำ แหนง่ ที่ 3 สามารถท่ีจะจดั เรยี งได้ 2 วธิ ี (ชนดิ ของกรดแอมิโน ไม่ซ้ำ�กับตำ�แหน่งท่ี 1 และ 2) ตำ�แหน่งท่ี 4 สามารถจัดเรียงได้ 1 วิธี (ชนิดของกรดแอมิโนไม่ซ้ำ�กับ ตำ�แหน่งท่ี 1 2 และ 3) ดังนัน้ 1 สายของเพปไทด์ทป่ี ระกอบด้วยกรดแอมโิ น 4 ชนดิ จะมีลำ�ดับของ กรดแอมโิ นท่แี ตกต่างกนั คือ 4 × 3 × 2 × 1 = 24 ชนิด หรอื สรปุ เป็นสูตรไดด้ งั นี้ สูตร n! (อา่ นวา่ n factorial) ในท่นี ้ี n คอื จำ�นวนชนดิ ของกรดแอมโิ น ซ่ึงเทา่ กับ 4 แทนค่าสูตร 4! = 4 × 3 × 2 × 1 = 24 ครอู าจใหน้ กั เรยี นเลน่ เกมตอ่ ลกู ปดั หลาย ๆ แบบ แทนการสรา้ งสายเพปไทด์ โดยใหล้ กู ปดั แตล่ ะสี แทนกรดแอมโิ นแต่ละชนดิ และให้นกั เรยี นแข่งขันกัน จะทำ�ใหน้ ักเรยี นสนุกกบั การเรียน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

108 บทท่ี 2 | เคมีที่เป็นพืน้ ฐานของสง่ิ มชี วี ติ ชีววทิ ยา เล่ม 1 ครใู หน้ กั เรยี นศกึ ษารปู 2.23 เพอื่ สรปุ ใหไ้ ดว้ า่ โปรตนี สว่ นใหญท่ สี่ ามารถท�ำ หนา้ ทไ่ี ดใ้ นสง่ิ มชี วี ติ เป็นสายพอลิเพปไทด์ท่ีเกิดการพับม้วนเป็นโครงสร้างท่ีมีลักษณะ 3 มิติ ซ่ึงเหมาะสมกับการทำ�งาน โดยสามารถแบง่ โครงสรา้ งโปรตนี ออกเปน็ 4 ระดบั คอื โครงสรา้ งปฐมภมู ิ โครงสรา้ งทตุ ยิ ภมู ิ โครงสรา้ ง ตติยภมู ิ และโครงสรา้ งจตรุ ภมู ิ ใหน้ กั เรียนสบื ค้นขอ้ มูลเก่ยี วกับบทบาทและหนา้ ที่ของโปรตีน ซึ่งควรเปน็ ดังนี้ 1. ชว่ ยในการเจรญิ เตบิ โต 2. ชว่ ยในการล�ำ เลยี งสาร 3. ท�ำ หนา้ ที่เปน็ เอนไซม์เร่งปฏิกิรยิ าเคมีในเซลล์ของสงิ่ มชี ีวิต 4. เป็นโครงสรา้ งของเซลล์ เย่ือหมุ้ เซลล์ เป็นองคป์ ระกอบของโครโมโซม 5. เปน็ ภมู ิคุม้ กนั ของรา่ งกาย 6. เปน็ ฮอร์โมน 7. ช่วยในการเคลื่อนที่ เช่น แอกทิน ไมโอซนิ 8. บทบาทอืน่ ๆ เชน่ เปน็ พิษงู พษิ แมงมุม พษิ ตะขาบ 2.3.3 ลพิ ดิ บทความ ครทู บทวนความรเู้ ดมิ โดยใหน้ กั เรยี นยกตวั อยา่ งอาหารทเี่ ปน็ แหลง่ ของสารอาหารประเภทลพิ ดิ และใหน้ กั เรยี นศกึ ษาภาพโครงสรา้ งของลพิ ดิ แลว้ รว่ มกนั อภปิ รายเกยี่ วกบั ธาตทุ เี่ ปน็ องคป์ ระกอบหลกั ครูให้นักเรียนสืบค้นข้อมูลเก่ียวกับโครงสร้างของลิพิด กรดไขมันอิ่มตัว กรดไขมันไม่อิ่มตัว ไตรกลเี ซอไรด์ กรดไขมนั ท่ีจ�ำ เปน็ และกรดไขมันทไ่ี ม่จ�ำ เปน็ และความส�ำ คญั ของลพิ ิดทีม่ ีต่อสิง่ มีชีวิต แลว้ น�ำ มาอภปิ ราย เพอื่ ใหไ้ ดข้ อ้ สรปุ วา่ ลพิ ดิ ประกอบดว้ ยธาตคุ ารบ์ อน ไฮโดรเจน และออกซเิ จน เปน็ องคป์ ระกอบหลกั นอกจากนลี้ พิ ดิ บางชนดิ ยงั มธี าตไุ นโตรเจนและฟอสฟอรสั เปน็ องคป์ ระกอบ ลพิ ดิ มี โครงสร้างพื้นฐานทางเคมีที่หลากหลาย โดยกลุ่มของลิพิดที่สำ�คัญซึ่งพบในสิ่งมีชีวิต เช่น กรดไขมัน ไตรกลเี ซอไรด์ ฟอสโฟลิพิด สเตอรอยด์ จากน้ันให้นักเรียนศึกษารูป 2.24 เพื่อสรุปให้ได้ว่า กรดไขมัน เป็นสายไฮโดรคาร์บอนท่ีมี หมู่คาร์บอกซิลเป็นหมู่ฟังก์ชันอยู่ท่ีปลายด้านหน่ึง โดยกรดไขมันแต่ละชนิดมีจำ�นวนคาร์บอน ที่แตกต่างกันทำ�ให้มีสมบัติต่างกัน กรดไขมันอิ่มตัวมีคาร์บอนทุกอะตอมเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเดี่ยว สว่ นกรดไขมันไมอ่ ่ิมตัวมีบางพนั ธะระหวา่ งอะตอมของคาร์บอนเป็นพันธะคู่ ครูและนักเรียนร่วมกันสรุปเก่ียวกับโครงสร้างของไตรกลีเซอร์ไรด์และฟอสโฟลิพิด ดังนี้ ชนิด ของไตรกลีเซอไรด์ขึ้นอยู่กับชนิดและโครงสร้างของกรดไขมันซ่ึงอาจจะเป็นกรดไขมันอ่ิมตัวหรือ กรดไขมันไม่อ่ิมตัวที่เหมือนหรือต่างกันก็ได้ ส่วนฟอสโฟลิพิดมีโครงสร้างประกอบด้วยกลีเซอรอล 1 โมเลกุล เช่อื มตอ่ กับกรดไขมนั 2 โมเลกลุ หมู่ฟอสเฟต 1 หมู่ และหมู่ R สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววทิ ยา เล่ม 1 บทที่ 2 | เคมีทเ่ี ปน็ พืน้ ฐานของสิ่งมีชีวติ 109 ครใู หน้ กั เรยี นศกึ ษารปู 2.28 เปรยี บเทยี บกบั รปู 2.29 เพอ่ื สรปุ ใหไ้ ดว้ า่ สเตอรอยดม์ หี ลายชนดิ ข้ึนอยู่กับหมู่ R และหมู่ฟังก์ชันอื่น ๆ ที่มาเชื่อมต่อกับวงคาร์บอนของสูตรโครงสร้างท่ัวไปของ สเตอรอยด์ การสังเคราะห์สเตอรอยด์ชนิดอ่ืน ๆ เช่น เอสโทรเจน โพรเจสเตอโรน เทสโทสเตอโรน คอรท์ ซิ อล มคี อเลสเตอรอลเปน็ สารตั้งต้น ครคู วรใหค้ วามรู้เพมิ่ เตมิ ดังนี้ การบรโิ ภคอาหารทขี่ าดกรดไขมนั ทจี่ �ำ เปน็ จะท�ำ ใหเ้ กดิ ความผดิ ปกตขิ นึ้ ได้ เชน่ การอกั เสบของ ผิวหนงั จำ�นวนเพลตเลตลดต่ำ�ลง ติดเชอื้ ได้งา่ ย บาดแผลหายชา้ เส้นผมหยาบ การเจริญเติบโตหยดุ ชะงกั เปน็ ตน้ ในน�ำ้ มนั จากปลาทะเลบางชนดิ มกี รดไขมนั ไมอ่ มิ่ ตวั 2 ชนดิ คอื EPA (eicosapentaenoic acid) และ DHA (docosahexaenoic acid) ซง่ึ สามารถลดระดับไตรกลีเซอไรด์และลดระดบั คอเลสเตอรอล ในลิโพโปรตีนชนิด LDL (low density lipoprotein) ในเลือดได้ ครใู หน้ กั เรยี นสบื คน้ ขอ้ มลู และอภปิ รายรว่ มกนั เกย่ี วกบั ปรมิ าณกรดไขมนั อมิ่ ตวั และกรดไขมนั ไม่อ่ิมตัวในนำ้�มันชนิดต่าง ๆ ที่ใช้ประกอบอาหาร และอาจใช้คำ�ถามเพ่ิมเติมท่ีเชื่อมโยงกับ ชวี ิตประจ�ำ วัน ดงั น้ี เหตใุ ดน�ำ้ มนั พืชบางชนดิ เมอ่ื น�ำ ไปแชใ่ นตเู้ ยน็ จงึ ไม่แขง็ ตัว นำ้�มันท่ีประกอบด้วยกรดไขมันไม่อิ่มตัว จุดหลอมเหลวจะตำ่�เนื่องจากการมีพันธะคู่ใน โครงสร้างของกรดไขมันจะทำ�ให้มีการงอของโครงสร้าง การจัดเรียงตัวจึงไม่เป็นระเบียบ ถ้าพนั ธะคมู่ ากกย็ ิง่ ทำ�ให้จุดหลอมเหลวตำ�่ ลงมากขึน้ สว่ นใหญ่แลว้ กรดไขมันไมอ่ ิม่ ตวั จะมี จุดหลอมเหลวประมาณ -49 ถึง -0.5 องศาเซลเซียส ซ่ึงต่ำ�กว่าอุณหภูมิในตู้เย็นจึงไม่ แข็งตัว สำ�หรับกรดไขมันอ่ิมตัวส่วนใหญ่มีจุดหลอมเหลวประมาณ 44-48 องศาเซลเซียส ซ่ึงสูงกวา่ อุณหภมู ิในตู้เยน็ จึงแข็งตัว   2.3.4 กรดนิวคลอิ ิก ครูทบทวนความร้เู ดมิ ของนกั เรียนโดยใช้ค�ำ ถาม ดังน้ี ลักษณะของสง่ิ มชี ีวิตถกู ควบคมุ ด้วยสารใดภายในเซลล์ สารพนั ธุกรรม สารพนั ธุกรรมคือสารประกอบคาร์บอนชนดิ ใด มกี ช่ี นดิ อะไรบ้าง สารพันธุกรรมเป็นกรดนวิ คลอิ ิก มี 2 ชนิด คอื DNA และ RNA สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

110 บทท่ี 2 | เคมีท่เี ป็นพื้นฐานของสงิ่ มีชีวิต ชีววทิ ยา เล่ม 1 ครอู าจกระตนุ้ ใหน้ กั เรยี นสนใจโครงสรา้ งของกรดนวิ คลอิ กิ โดยการน�ำ แบบจ�ำ ลองหรอื ภาพของ DNA มาให้นักเรียนศึกษา เพื่อให้สังเกตลักษณะของโมเลกุลและส่วนที่เป็นหน่วยย่อยแต่ละหน่วย หรือ นิวคลีโอไทด์ว่าประกอบดว้ ยสว่ นย่อยอีกกีส่ ว่ น อะไรบ้าง จากน้นั จงึ ให้รู้จกั ช่ือของส่วนย่อยเหล่า นั้น ซ่ึงได้แก่ น้ำ�ตาลที่มีคาร์บอน 5 อะตอม เบสที่มีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบ และหมู่ฟอสเฟต ให้นักเรียนสังเกตสัญลักษณ์ท่ีใช้แทนเบสว่ามีก่ีแบบ เพื่อให้นักเรียนสามารถสรุปได้ว่า มีเบส 4 ชนิด อยู่ในโมเลกลุ ของ DNA ครใู ห้นกั เรยี นศึกษารปู 2.32 เพอ่ื ใหส้ รปุ ได้วา่ โมเลกุลของ DNA ประกอบด้วยนวิ คลีโอไทดท์ ่ี ตอ่ กนั เปน็ สายยาวดว้ ยพนั ธะฟอสโฟไดเอสเทอร์ เรยี กแตล่ ะสายวา่ พอลนิ วิ คลโี อไทดซ์ งึ่ เปน็ พอลเิ มอร์ สายพอลนิ วิ คลีโอไทดม์ ีปลายด้านหนึ่งเรยี กว่า ปลาย 5′ และอกี ด้านหน่ึงเรยี กว่า ปลาย 3′ นักเรยี นศึกษารูป 2.33 เพอ่ื สรุปไดว้ า่ โมเลกลุ ของ DNA ประกอบด้วยพอลินิวคลีโอไทด์ 2 สาย บิดเป็นเกลียวคล้ายบันไดเวียนขวา โดยเบสอะดีนีนจับกับเบสไทมีน และเบสไซโทซีนจับกับ เบสกวานีน จากนน้ั ครใู หน้ กั เรยี นสงั เกตโครงสร้างของ RNA จากรูป 2.32 แลว้ ใช้ค�ำ ถามเพมิ่ เตมิ ดงั นี้ โครงสร้างของ RNA มีลกั ษณะเหมอื นหรือแตกต่างจากโมเลกลุ ของ DNA อย่างไร นกั เรยี นควรสรุปได้ว่า โมเลกลุ ของ RNA ประกอบดว้ ยพอลนิ ิวคลีโอไทด์เพยี ง 1 สาย โดย มเี บส 4 ชนดิ คอื ไซโทซนี กวานีน อะดีนีน และยรู าซลิ นอกจากนี้ยงั ประกอบด้วยน�ำ้ ตาล ไรโบส ซึง่ คาร์บอนตำ�แหน่งท่ี 2 มีหม่ไู ฮดรอกซิล ในหวั ขอ้ นอี้ าจยงั ไมต่ อ้ งใหค้ วามรเู้ กย่ี วกบั รายละเอยี ดของโครงสรา้ ง ชนดิ และหนา้ ทขี่ อง DNA และ RNA เพราะจะได้ศกึ ษาในเนอื้ หาเร่ืองพันธุศาสตร์ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววิทยา เล่ม 1 บทท่ี 2 | เคมที เี่ ปน็ พื้นฐานของส่ิงมชี วี ติ 111 แนวการวดั และประเมินผล ดา้ นความรู้ - ตัวอย่างกลุ่มคาร์โบไฮเดรตที่พบในธรรมชาติ และความสำ�คัญของคาร์โบไฮเดรตที่มีต่อ สง่ิ มีชีวติ จากการสืบค้นข้อมลู และการอภปิ รายร่วมกัน - โครงสรา้ ง และความสำ�คญั ของคาร์โบไฮเดรตที่มีตอ่ สง่ิ มชี วี ติ จากการท�ำ แบบทดสอบ - ความสมั พนั ธข์ องกรดแอมโิ น การเกิดพอลิเพปไทด์ และโปรตนี จากการเขยี นแผนภาพ - โครงสรา้ ง และความส�ำ คญั ของโปรตนี ท่ีมตี ่อสงิ่ มีชวี ิตจากการท�ำ แบบทดสอบ - ตัวอย่างของลิพิดเช่น กรดไขมัน ไตรกลีเซอไรด์ ฟอสโฟลิพิด สเตอรอยด์ จากแบบฝึกหัด หรือแบบทดสอบ - ความสำ�คัญของลพิ ิดท่มี ตี อ่ สิ่งมชี วี ิตจากแบบฝึกหดั หรือแบบทดสอบ - โครงสร้างของกรดนิวคลิอิกชนิดต่างๆ และความสำ�คัญของกรดนิวคลิอิกที่มีต่อสิ่งมีชีวิต จากการทำ�แบบฝึกหดั หรอื แบบทดสอบ - ความส�ำ คญั ของ DNA และ RNA ทมี่ ตี อ่ สงิ่ มชี วี ติ จากการสบื คน้ ขอ้ มลู และการตอบค�ำ ถาม ดา้ นทักษะ - การสังเกตและการลงความเห็นจากข้อมูล จากการสังเกตและเปรียบเทียบภาพโครงสร้าง ทางเคมี - การสื่อสารสารสนเทศและการรเู้ ท่าทันสื่อ จากการสบื ค้นขอ้ มลู และการน�ำ เสนอ - ความร่วมมือ การทำ�งานเป็นทีมและภาวะผู้นำ� จากการสังเกตพฤติกรรมในการแบ่งกลุ่ม เพือ่ สืบคน้ ขอ้ มลู และการอภปิ รายรว่ มกนั ดา้ นจิตวทิ ยาศาสตร์ - การใชว้ จิ ารณญาณ จากการสงั เกตพฤตกิ รรมในการสบื คน้ ขอ้ มลู น�ำ เสนอ และการอภปิ ราย ร่วมกนั - ความซ่ือสัตย์ จากการเก็บรวบรวมหลักฐาน การสังเกต ทดลอง สืบค้นข้อมูล ไม่แอบอ้าง ผลงานของผูอ้ ื่นมาเป็นของตน ยอมรบั งานของผอู้ ืน่ อย่างเปิดเผย - ความรอบคอบ จากการวเิ คราะหข์ ้อมลู หรืออธบิ ายในขอบเขตของหลกั ฐานท่ีปรากฏ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

112 บทที่ 2 | เคมีทเี่ ป็นพืน้ ฐานของส่ิงมชี วี ิต ชีววิทยา เล่ม 1 2.4 ปฏิกิรยิ าเคมีในเซลลข์ องส่ิงมีชีวิต จุดประสงคก์ ารเรียนรู้ 1. อธิบายและเปรียบเทียบปฏิกิริยาดูดพลังงานและปฏิกิริยาคายพลังงานท่ีเกิดขึ้นในเซลล์ ของส่งิ มีชีวิต 2. อธบิ ายความส�ำ คญั ของการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าควบคกู่ นั ระหวา่ งปฏกิ ริ ยิ าดดู พลงั งานและปฏกิ ริ ยิ า คายพลงั งานในส่ิงมีชวี ิต 3. อธิบายกลไกการทำ�งานของเอนไซม์ในการเร่งปฏิกิริยาเคมีในส่ิงมีชีวิต และการยับยั้ง การท�ำ งานของเอนไซม์ 4. ระบุปัจจัยที่มีผลต่อการทำ�งานของเอนไซม์ และอธิบายผลของปัจจัยนั้น ๆ ท่ีมีต่อ ประสิทธภิ าพในการท�ำ งานของเอนไซม์ 5. อธบิ ายความหมายและประเภทของเมแทบอลซิ มึ แนวการจัดการเรียนรู้ ครอู าจน�ำ เขา้ สบู่ ทเรยี นโดยใชต้ วั อยา่ งกจิ กรรมในชวี ติ ประจ�ำ วนั เชน่ การเดนิ การออกก�ำ ลงั กาย หรือแม้กระท่ังการคิด หรืออาจยกตัวอย่างกิจกรรมของสิ่งมีชีวิตอ่ืนดังเช่นรูป 2.34 ในหนังสือเรียน แลว้ ใหน้ กั เรยี นอภปิ รายเพอ่ื น�ำ เขา้ สกู่ ารเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเคมภี ายในเซลลข์ ณะกจิ กรรมตา่ ง ๆ ขา้ งตน้ ก�ำ ลงั ดำ�เนนิ อยู่ โดยอาจใชค้ �ำ ถาม ดงั นี้ ในขณะทำ�กจิ กรรมตา่ ง ๆ จะเกิดอะไรข้ึนภายในเซลล์ นกั เรยี นอาจตอบค�ำ ถามไดห้ ลากหลายตามประสบการณ์ ซง่ึ ครคู วรน�ำ เขา้ สปู่ ระเดน็ ทเี่ กย่ี วขอ้ ง กบั สารภายในเซลลด์ งั ทเ่ี รยี นรมู้ าขา้ งตน้ เชน่ ขาทขี่ ยบั ขณะก�ำ ลงั เดนิ มาจากการท�ำ งานของกลา้ มเนอ้ื ท่ีมีการหดตัวเพ่ือให้เกิดแรงและทำ�ให้เกิดการเคล่ือนท่ี การหดตัวนี้ต้องการพลังงานซึ่งภายในเซลล์ กลา้ มเนอื้ จะตอ้ งล�ำ เลยี งสารทต่ี อ้ งการซง่ึ เกบ็ สะสมไวบ้ รเิ วณอน่ื มาทเ่ี ซลลก์ ลา้ มเนอื้ เพอื่ น�ำ มาสลายให้ ไดพ้ ลงั งานโดยผา่ นปฏิกริ ยิ าเคมหี ลายขั้นตอน เป็นต้น ดังนน้ั สารในเซลลจ์ ะมีทั้งท่ีถูกน�ำ ไปสลายเพื่อ ใหไ้ ดพ้ ลงั งานและถกู น�ำ ไปเปน็ สารตงั้ ตน้ ในการสรา้ งสารอน่ื และยงั ตอ้ งมกี ารล�ำ เลยี งสารไปยงั บรเิ วณ ต่าง ๆ ภายในเซลล์ รวมท้ังผ่านเข้าและออกจากเซลล์ด้วย การยกตัวอย่างนี้เพ่ือเช่ือมโยงให้เห็น ภาพรวมของปฏิกริ ยิ าเคมีในเซลลข์ องสง่ิ มีชีวิตทีม่ ีจำ�นวนมากมาย โดยครอู าจแสดงตวั อย่างภาพรวม ของปฏิกิริยาเคมีต่าง ๆ ที่เกิดข้ึนภายในส่ิงมีชีวิต หรือครูอาจแสดงภาพจากการค้นแหล่งเรียนรู้อื่น ๆ ซง่ึ อาจใช้ค�ำ ค้นวา่ “biochemical pathway” “metabolic pathway” “วิถเี มแทบอลซิ ึม” สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววิทยา เลม่ 1 บทที่ 2 | เคมีทีเ่ ป็นพ้ืนฐานของสิง่ มชี ีวิต 113 ครูควรทบทวนความรู้เดิมของนักเรียนเกี่ยวกับการเกิดปฏิกิริยาเคมี โดยอาจยกตัวอย่าง สถานการณ์เพื่อให้นักเรียนร่วมกันอภิปรายว่าเหตุการณ์ต่อไปนี้มีปฏิกิริยาเคมีเกิดข้ึนหรือไม่ มีข้อสงั เกตอย่างไร เชน่ น�ำ้ แข็งทีว่ างไวท้ ่ีอณุ หภูมหิ อ้ งเร่ิมละลาย (หลอมเหลว) กล้วยสกุ ท่ีวางไว้ 3 วนั เปลอื กเริ่มมสี ีด�ำ นำ�้ ตาลก้อนท่ลี ะลายในกาแฟ ผงฟูท�ำ ใหข้ นมเคก้ ข้นึ ฟู ไมข้ ีดไฟลกุ ไหม้ จากการอภิปราย นักเรียนควรอธิบายได้ว่าการเกิดปฏิกิริยาเคมีเป็นการเปล่ียนแปลงทางเคมี ของสารท�ำ ให้เกิดสารใหม่ทม่ี สี มบัตแิ ตกต่างไปจากสารเดิม ซึ่งอาจสงั เกตการเกิดปฏกิ ริ ิยาได้จากการ เปลย่ี นแปลงของสหี รอื กลนิ่ ทตี่ า่ งไปจากสารเดมิ การมฟี องแกส๊ หรอื ตะกอนเกดิ ขนึ้ หรอื มกี ารเพม่ิ หรอื ลดของอณุ หภมู ิ 2.4.1 พลงั งานกบั การเกิดปฏิกิริยาเคมี ครูเชือ่ มโยงเขา้ สูเ่ รื่องพลงั งานกับการเกิดปฏิกิริยา อาจยกตัวอย่างปฏิกิริยาต่าง ๆ โดยเริ่มจาก ตวั อยา่ งปฏกิ ิรยิ าเคมีในสภาพแวดล้อมภายนอกกอ่ นเพราะจะท�ำ ให้นักเรยี นเข้าใจได้งา่ ย เชน่ - ปฏิกิริยาการแยกนำ้�โดยใช้พลังงานไฟฟ้า โดยโมเลกุลของน้ำ�ท่ีถูกแยกจะให้โมเลกุลของ แก๊สไฮโดรเจนและแก๊สออกซเิ จน ซึ่งนกั เรียนได้เคยทดลองในช้ันมธั ยมศึกษาตอนตน้ - ปฏกิ ริ ยิ าการเกดิ น�้ำ โดยเมอื่ ใหป้ ระกายไฟหรอื ความรอ้ นแกโ่ มเลกลุ ของแกส๊ ไฮโดรเจนและ แก๊สออกซิเจน จะรวมตัวกันเกิดน้ำ�ข้ึน พร้อมท้ังเกิดการระเบิดขึ้นด้วย โดยอาจใช้ภาพ ตัวอยา่ งในบทเรียน หรอื แสดงวดี ิทศั น์ซึ่งหาได้จากแหลง่ เรยี นรู้ออนไลน์ตา่ ง ๆ จากตวั อยา่ งปฏกิ ริ ยิ าการแยกน�ำ้ และการเกดิ น�้ำ ขา้ งตน้ ครอู าจใชค้ �ำ ถามเพม่ิ เตมิ เพอื่ ใหน้ กั เรยี น สังเกตและอภปิ รายว่ามีพลังงานเก่ียวขอ้ งหรอื ไม่ อย่างไร หลังจากอภิปรายจากตัวอย่างที่ครูให้นักเรียนศึกษาข้างต้น นักเรียนควรสรุปได้ว่าพลังงาน เกี่ยวข้องกับการเกิดปฏิกิริยา ซ่ึงมีทั้งปฏิกิริยาที่ดูดพลังงานและปฏิกิริยาท่ีคายพลังงาน จากน้ันครู อธบิ ายเพมิ่ เตมิ เกยี่ วกบั พลงั งานเคมซี งึ่ เปน็ พลงั งานศกั ยท์ แ่ี ฝงอยใู่ นโครงสรา้ งของสาร และใชร้ ปู 2.36 ในหนงั สอื เรยี นประกอบการอภปิ รายเพอ่ื ใหน้ กั เรยี นเปรยี บเทยี บพลงั งานของสารตง้ั ตน้ และพลงั งาน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

114 บทที่ 2 | เคมที ี่เป็นพืน้ ฐานของสง่ิ มีชีวติ ชีววิทยา เลม่ 1 ของสารผลติ ภณั ฑ์ และบอกความหมายของปฏกิ ริ ยิ าดดู พลงั งานและปฏกิ ริ ยิ าคายพลงั งานได้ จากนน้ั เพ่อื นำ�เข้าสกู่ ารอภิปรายเก่ียวกับพลังงานกระต้นุ ครูอาจตั้งค�ำ ถาม ดังน้ี จากรูป 2.36 นกั เรยี นคดิ วา่ ในการเกิดปฏิกิรยิ าทง้ั ทเ่ี ปน็ ปฏิกิรยิ าดดู พลังงานและปฏกิ ริ ยิ า คายพลงั งานมแี นวโน้มที่จะเกิดขึ้นได้เองหรือไม่ ปฏกิ ิริยาดดู พลังงานและปฏิกริ ิยาคายพลงั งานท่นี ักเรยี นรู้จักมีปฏิกริ ยิ าใดบ้าง ปฏกิ ริ ยิ าการเกดิ น�ำ้ หรอื ปฏกิ ริ ยิ าการเผาไหมเ้ ชอื้ เพลงิ ของเครอื่ งยนต์ ซงึ่ ตา่ งเปน็ ปฏกิ ริ ยิ า คายพลังงาน จะเกดิ ปฏกิ ิรยิ าข้ึนไดเ้ ม่ืออยใู่ นสภาวะแบบใด และคิดวา่ เพราะเหตใุ ด จากการอภิปรายข้างต้น นักเรียนอาจมีคำ�ตอบท่ีหลากหลายตามประสบการณ์ของแต่ละคน โดยครูให้นักเรียนศึกษาจากรูป 2.37 ในหนังสือเรียนและอภิปรายร่วมกับนักเรียนเก่ียวกับการเกิด ปฏกิ ริ ยิ านน้ั เกย่ี วขอ้ งกบั การสลายพนั ธะของสารตง้ั ตน้ ซง่ึ ตอ้ งใชพ้ ลงั งาน และเมอ่ื สรา้ งพนั ธะใหมข่ อง สารผลิตภัณฑ์จะมีพลังงานท่ีถูกคายออกมา จากนั้นครูอธิบายเพิ่มเติมเก่ียวกับพลังงานกระตุ้นของ ปฏกิ ริ ยิ าวา่ คอื พลงั งานเรมิ่ ตน้ ทสี่ ารตง้ั ตน้ ตอ้ งการเพอื่ ใชใ้ นการสลายพนั ธะ ซงึ่ ระหวา่ งการสลายพนั ธะ ของสารตั้งต้นและสร้างพันธะของสารผลิตภัณฑ์ สารตั้งต้นจะอยู่ในสภาวะที่มีโครงสร้างระหว่าง สารต้ังต้นและสารผลิตภัณฑ์ (transition state) ซึ่งสารดังกล่าวนี้อยู่ในสภาวะที่ไม่เสถียรและมี พลังงานสูงมาก และสารนี้พร้อมท่ีจะสลายและเกิดเป็นสารผลิตภัณฑ์ที่มีความเสถียรมากข้ึนและ มพี ลงั งานตำ่�ลงดงั รูป transition state สารตง้ั ต้นพลังงาน พ ัลงงานกระตุ้น พลังงาน ทคี่ ายออกมา สารผลิตภณั ฑ์ การดำ�เนนิ ไปของปฏกิ ิรยิ า สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วิทยา เลม่ 1 บทท่ี 2 | เคมีทเ่ี ป็นพน้ื ฐานของสิ่งมชี ีวิต 115 จากน้ันครูเชื่อมโยงเข้าสู่ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตว่ามีหลักการเช่นเดียวกับปฏิกิริยาท่ี กล่าวมาข้างตน้ คือ มีทงั้ ปฏกิ ริ ยิ าดดู พลังงานและปฏกิ ิรยิ าคายพลังงาน และใชร้ ูป 2.38 เพื่ออธิบาย เพ่ิมเติมเก่ียวกับลักษณะการเกิดปฏิกิริยาเคมีในส่ิงมีชีวิตว่าจะเกิดแบบปฏิกิริยาควบคู่กันระหว่าง ปฏิกิริยาดูดพลังงานและปฏิกิริยาคายพลังงาน แล้วให้นักเรียนทำ�คำ�ถามตรวจสอบความเข้าใจใน หนังสือเรยี น ตรวจสอบความเขา้ ใจ ศึกษาปฏิกิริยาเคมขี า้ งล่างน้ี แล้วตอบคำ�ถาม A C A C A I พลังงาน II BA พลงั งาน II I พลังงาน CD B พลงั งาน CD B D B D III IV V III IV V พลังงาน พลังงาน พลังงาน พลังงาน พลังงาน พลงั งาน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

116 บทท่ี 2 | เคมที เี่ ป็นพ้ืนฐานของสง่ิ มีชีวิต ชีววทิ ยา เล่ม 1 1. จากปฏกิ ริ ยิ าท่ี I และ II สารใดเปน็ สารต้ังต้น สารใดเป็นสารผลติ ภัณฑ์ ปฏิกิริยาท่ี I AB เปน็ สารตั้งตน้ ส่วน A และ B เป็นสารผลติ ภณั ฑ์ ในขณะท่ปี ฏิกิริยาที่ II C และ D เปน็ สารตัง้ ตน้ ส่วน CD เป็นสารผลติ ภณั ฑ์ 2. จากปฏิกิรยิ าท่ี I พลงั งานของ AB จะมากหรอื นอ้ ยกวา่ พลังงานรวมของ A และ B พลงั งานของ AB มากกว่าพลังงานรวมของ A และ B 3. จากปฏกิ ิริยาท่ี II พลังงานของ CD จะมากหรือน้อยกว่าพลังงานรวมของ C และ D พลงั งานของ CD มากกว่าพลังงานรวมของ C และ D 4. จากปฏิกิริยาเคมีข้างต้น ปฏิกิริยาใดเป็นปฏิกิริยาคายพลังงาน และปฏิกิริยาเคมีใดเป็น ปฏกิ ริ ยิ าดูดพลังงาน ปฏิกิริยา I III และ V เป็นปฏิกิริยาคายพลังงาน ส่วน ปฏิกิริยา II และ IV เป็น ปฏกิ ริ ยิ าดูดพลงั งาน 5. จากปฏกิ ิริยาท่ี III IV และ V สรุปได้ว่าอย่างไร สรุปได้ว่าปฏิกิริยาเคมีมีหลายข้ันตอน โดยสารที่เป็นผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาหนึ่งอาจเป็น สารต้ังตน้ ของปฏกิ ิรยิ าตอ่ ไป ปฏิกิรยิ าทต่ี อ้ งใช้พลังงานเกิดข้ึนไดอ้ ย่างไรภายในเซลลข์ องสิ่งมีชีวติ ปฏกิ ริ ยิ าทตี่ อ้ งใชพ้ ลงั งานในเซลลข์ องสงิ่ มชี วี ติ สว่ นใหญจ่ ะเกดิ ขนึ้ ในลกั ษณะปฏกิ ริ ยิ าควบคู่ กันระหว่างปฏิกิริยาดูดพลังงานและปฏิกิริยาคายพลังงาน โดยพลังงานท่ีคายออกมาใน ปฏิกิริยาคายพลังงานจะถูกนำ�มาใช้ในปฏิกิริยาดูดพลังงาน และพลังงานท่ีใช้ในเซลล์ สว่ นใหญจ่ ะอยู่ในรูปของ ATP ซึ่งเปน็ สารพลงั งานสูง สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วิทยา เลม่ 1 บทท่ี 2 | เคมที ่ีเปน็ พื้นฐานของส่ิงมชี ีวิต 117 2.4.2 เอนไซม์ ครูให้นักเรียนยกตัวอย่างปฏิกิริยาเคมีต่าง ๆ ที่นักเรียนรู้จัก และอาจให้ตัวอย่างปฏิกิริยา เพ่ิมเติมเพื่อให้มีท้ังตัวอย่างปฏิกิริยาท่ีเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมภายนอก และปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นใน ส่ิงมชี ีวติ โดยตัวอยา่ งปฏกิ ิริยาอาจเป็นดังน้ี ปฏิกิรยิ าที่เกิดข้นึ ในสภาพแวดลอ้ มภายนอก - การผุกรอ่ น - การเกดิ สนิม - การระเบิดของดินปืน - การเผาไหม้เชอ้ื เพลิง ปฏกิ ิรยิ าทเี่ กิดข้นึ ในสิ่งมชี วี ติ - กระบวนการสงั เคราะห์ดว้ ยแสง - กระบวนการย่อยอาหาร - การสลายสารท่อี าจเปน็ อนั ตรายในรา่ งกาย - กระบวนการสรา้ งสารโมเลกลุ ใหญ ่ จากนั้นใหน้ ักเรียนรว่ มกันอภปิ รายว่าปฏิกริ ิยาใดบ้างทเ่ี กดิ ขนึ้ ไดร้ วดเร็ว และปฏกิ ริ ยิ าใดบา้ งที่ เกิดข้ึนได้ช้า จากน้ันถามนักเรียนว่า ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในส่ิงมีชีวิตควรเป็นเช่นไร เพราะเหตุใด ซ่ึงคำ�ตอบของนักเรียนอาจมีได้หลากหลาย แต่ควรมีแนวคำ�ตอบว่าการเกิดปฏิกิริยาในสิ่งมีชีวิต ควรเกิดได้อย่างรวดเร็ว มีความจำ�เพาะ (เอนไซม์มีความจำ�เพาะในแต่ละปฏิกิริยา) และควบคุมได้ โดยครูใหน้ กั เรยี นท�ำ กิจกรรม 2.2 เพื่อนำ�เขา้ สเู่ รือ่ งเอนไซมก์ ับการเกดิ ปฏิกิรยิ าเคมีในสงิ่ มีชวี ิต กิจกรรม 2.2 เอนไซม์จากส่งิ มชี ีวติ 60 นาที จดุ ประสงค์ 1. บอกได้ว่าเซลล์ของสิง่ มีชวี ติ มเี อนไซม์ 2. ทดลองเพ่ือระบุไดว้ า่ เอนไซม์เป็นตัวเรง่ การเกิดปฏกิ ริ ยิ าเคมี เวลาทใี่ ช้ (โดยประมาณ) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

118 บทท่ี 2 | เคมที เี่ ปน็ พนื้ ฐานของสงิ่ มชี ีวติ ชีววิทยา เลม่ 1 วัสดุและอุปกรณ์ รายการ ปริมาณต่อกลุ่ม 1 ชดุ 1. ตัวอยา่ งทน่ี ำ�มาศึกษา - ชนิ้ ส่วนของพชื ทีห่ ่นั เป็นช้นิ เล็ก ๆ เช่น ยอดคะน้า มันฝรงั่ 1 ขวด - ชิน้ สว่ นของสัตวท์ ่หี ัน่ เป็นชน้ิ เล็ก ๆ เชน่ ตบั 1 ขวด - ยสี ต์ ความเขม้ ข้น 1 % อยา่ งนอ้ ย 5 หลอด 2. H2O2 ความเขม้ ขน้ 3 % 1 อนั 3. สารละลายโพแทสเซยี มไอโอไดด์ (KI) อิ่มตัว 1 อนั 4. หลอดทดลอง 1 อนั 5. ทวี่ างหลอดทดลอง 1 อนั 6. พาสเจอรป์ ิเปตต์ ขนาด 5 mL 1 อนั 7. หลอดหยดพลาสตกิ 1 อนั 8. ปากคบี 1 อนั 9. เขียง 10. มดี 11. กรรไกร การเตรยี มลว่ งหน้า 1. ครวู างแผนใหน้ กั เรยี นเตรยี มยสี ต์ ตบั หมสู ด และสว่ นของพชื ชนดิ ตา่ ง ๆ เชน่ เนอื้ ผลไม้ (ฝรง่ั ชมพู่ แอปเปลิ สาล่ี มะม่วง ยอดผักต่าง ๆ (คะน้า แค กระถิน สะเดา ต�ำ ลงึ ) มนั ฝรั่ง แครอท หัวไชเท้า ถ่ัวงอก และ ไม่ควรใช้พืชท่ีมีเมือกและพืชท่ีมีรสเปรี้ยว เพราะอาจมีค่า pH ในขณะทดลองไมเ่ หมาะสม 2. โดยทั่วไป สารละลาย H2O2 จะสลายเป็นแก๊สออกซิเจนและน้ำ�ซึ่งจะเกิดขึ้นอย่างช้า ๆ ดงั นนั้ การเตรยี มหรอื เกบ็ H2O2 ไวน้ าน ๆ จงึ เสื่อมสภาพได้ ควรใช้ H2O2 ทเี่ ตรียมใหม่ หรอื อาจซื้อได้จากร้านขายยา 3. การเตรียมสารละลาย KI อิ่มตัว ปริมาตร 50 mL สามารถเตรียมได้โดยชั่ง KI 8.3 g แล้วเตมิ น�้ำ จนมปี รมิ าตร 50 mL สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วทิ ยา เลม่ 1 บทที่ 2 | เคมีท่เี ปน็ พนื้ ฐานของสง่ิ มีชวี ติ 119 ข้อเสนอแนะสำ�หรับครู 1. ครใู หน้ กั เรยี นพจิ ารณาขอ้ มลู เกยี่ วกบั H2O2 ซง่ึ เปน็ สารทเี่ กดิ ขน้ึ จากปฏกิ ริ ยิ าเคมขี องเซลล์ และเป็นอันตรายต่อเซลล์ ซ่ึงถ้ามีในปริมาณมากและไม่ถูกทำ�ลายโดยทันทีจะทำ�ให้เซลล์ ตายได้ โดยจากการอภปิ รายนกั เรยี นควรจะบอกไดว้ า่ ในสภาวะปกตจิ ะเหน็ วา่ เซลลส์ ามารถ อยรู่ อดได้ ดังนั้นเซลล์จงึ น่าจะมกี ลไกในการควบคมุ การเกิดปฏกิ ริ ิยาเคมีเพือ่ สลาย H2O2 2. ครใู หน้ กั เรยี นสบื คน้ ขอ้ มลู และอภปิ รายรว่ มกนั เกย่ี วกบั ปฏกิ ริ ยิ าเคมใี นเซลลส์ ง่ิ มชี วี ติ ซงึ่ เกดิ ขนึ้ ได้โดยอาศยั เอนไซมเ์ ปน็ ตัวเร่งปฏกิ ิรยิ า 3. ครูควรให้นักเรียนเลือกช้ินส่วนของส่ิงมีชีวิตที่ใช้ในการทดลองตามความสนใจ และควร ซกั ถามว่าเพราะเหตใุ ดจึงเลือกชน้ิ สว่ นของส่ิงมีชวี ติ นั้น ๆ มาทดลอง 4. อภิปรายถึงกระบวนการทดลองว่าหลอดท่ี 1 และ 2 เป็นชุดควบคุม และหลอดที่ 3 เป็น ชุดทดลอง เพื่อใชเ้ ปรยี บเทียบกับหลอดที่ 1 และ 2 ผลการทดลอง ผลการทดลองท่ีไดค้ วรเปน็ ดงั ตาราง หลอดทดลองท่ี การทดลอง ผลการทดลองทสี่ งั เกตได้ 1 2 H2O2 ไม่มีการเปลย่ี นแปลง 3 H2O2 + KI มีฟองแก๊สเกดิ ขึ้น H2O2 + ตวั อยา่ งทน่ี �ำ มาศกึ ษา (ดงั รปู ) มีฟองแกส๊ เกิดขึน้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

120 บทท่ี 2 | เคมที ีเ่ ปน็ พน้ื ฐานของสิ่งมีชวี ิต ชีววทิ ยา เลม่ 1 ตวั อยา่ งผลการทดลอง หลอดที่ 1 2 ยสี ต์ ตบั หมู แครอท มนั ฝรัง่ ชมพู่ ฝรัง่ คะนา้ สรุปและอภปิ รายผลการทดลอง ใหแ้ ต่ละกลุ่มน�ำ เสนอผลการทดลอง ข้อสรปุ ท่ีได้จากการทดลอง และอภปิ รายรว่ มกนั ซึง่ จากการอภิปรายนักเรียนควรสรุปได้ว่าสิ่งมีชีวิตมีเอนไซม์ท่ีสามารถทำ�ให้ปฏิกิริยาการสลาย H2O2 เกดิ ขึ้นได้อยา่ งรวดเรว็ เฉลยคำ�ถามทา้ ยกจิ กรรม จากน้นั ครูใหน้ กั เรียนตอบค�ำ ถามท้ายกิจกรรม ซ่ึงมีแนวโน้มในการตอบดงั น้ี ผลการทดลองของหลอดทดลองทง้ั 3 หลอดมคี วามแตกตา่ งกนั อยา่ งไร ให้นักเรียนตอบตามที่นักเรียนสังเกตเห็น ซ่ึงควรได้ผลการทดลองดังตารางข้างต้น คือ ไม่เกิดฟองแกส๊ ในหลอดที่ 1 และมฟี องแกส๊ เกิดไดอ้ ย่างรวดเร็วในหลอดท่ี 2 และ 3 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วิทยา เล่ม 1 บทท่ี 2 | เคมีที่เปน็ พ้นื ฐานของสิ่งมีชีวติ 121 เพราะเหตุใดจงึ ต้องมกี ารทดลองหลอดที่ 1 และ 2 การทดลองหลอดที่ 1 และ 2 เป็นชุดควบคมุ เพ่ือเปรียบเทียบกบั หลอดท่ี 3 - หลอดท่ี 1 ไม่เกิดฟองแกส๊ ข้ึนเนอ่ื งจากปฏกิ ิรยิ าการสลายตัวของ H2O2 เกิดได้ช้ามาก เกิดออกซิเจนไดน้ ้อยมาก (negative control) - หลอดท่ี 2 เกดิ ฟองแกส๊ ปริมาณมาก เป็นผลจากการสลายตวั ของ H2O2 อยา่ งรวดเรว็ เมื่อมี KI เปน็ ตัวเร่งปฏิกิรยิ า (positive control) ตวั อยา่ งท่นี ำ�มาศึกษาให้ผลการทดลองเหมือนกันหรือไม่ อยา่ งไร ใหผ้ ลการทดลองเหมอื นกนั คอื จะมฟี องแกส๊ เกดิ ขนึ้ แตอ่ าจจะมปี รมิ าณฟองแกส๊ แตกตา่ งกนั จะทดสอบแก๊สออกซิเจนที่เกดิ ขึ้นได้อยา่ งไร ทดสอบได้โดยใช้ธูปที่ดับเปลวไฟแล้ว เหลือเฉพาะปลายถ่านแดง ๆ จ่อเข้าไปใน หลอดทดลอง ถ้าถา่ นสีแดงวาบข้นึ แสดงวา่ เป็นแก๊สออกซิเจน เขยี นสมการเคมแี สดงปฏกิ ิริยาการสลายของ H2O2 2H2O2 → 2H2O + O2 เพราะเหตใุ ดการสลาย H2O2 ในสภาพแวดลอ้ มภายนอกจึงเกิดขึ้นเองไดช้ า้ มาก เนื่องจากในการเกิดปฏิกิริยาการสลายของ H2O2 น่าจะต้องการพลังงานกระตุ้นสูงมาก จึงทำ�ใหป้ ฏกิ ริ ิยาเกิดขึ้นเองได้ช้ามาก เพราะเหตุใดช้ินสว่ นของส่ิงมีชีวติ จงึ ทำ�ให้ปฏกิ ิริยาเกิดไดเ้ รว็ ข้นึ เพราะในเซลล์ของสงิ่ มีชวี ติ มีเอนไซม์เป็นตัวเรง่ ปฏิกิริยา หลงั จากท�ำ กจิ กรรม 2.2 แลว้ ครแู สดงภาพการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเคมี เมอ่ื มเี อนไซมแ์ ละไมม่ เี อนไซม์ ดังรูป 2.39 ในหนังสือเรียน เพ่ือให้นักเรียนเข้าใจบทบาทของเอนไซม์ในการทำ�หน้าที่ลดพลังงาน กระตนุ้ จากนน้ั ใหศ้ กึ ษาเกยี่ วกบั การท�ำ งานของเอนไซมใ์ นการเปลยี่ นสารตงั้ ตน้ เปน็ สารผลติ ภณั ฑ์ โดย ใช้ตัวอย่างการเร่งปฏิกิริยาสลายซูโครสโดยเอนไซม์ซูเครส ดังรูป 2.40 และศึกษาเกี่ยวกับ การเปล่ยี นแปลงรูปร่างของเอนไซม์เมอื่ จับกับสารตัง้ ต้น ดังรูป 2.41 ในหนังสือเรียน แล้วให้นักเรยี น สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

122 บทที่ 2 | เคมีที่เปน็ พ้ืนฐานของสิ่งมีชีวิต ชวี วิทยา เล่ม 1 อธบิ ายตามความเขา้ ใจ และใหส้ บื คน้ ขอ้ มลู เพม่ิ เตมิ จากแหลง่ เรยี นรตู้ า่ ง ๆ จากนน้ั ครแู ละนกั เรยี นรว่ ม กันสรุปเพื่อใหเ้ ข้าใจเกี่ยวกับการทำ�งานของเอนไซม์ ครใู หน้ กั เรยี นศกึ ษาเกยี่ วกบั ปรมิ าณของสารตงั้ ตน้ และปรมิ าณของเอนไซมท์ มี่ ผี ลตอ่ อตั ราการ เกดิ ปฏกิ ริ ยิ าโดยใชร้ ปู 2.42 ในหนงั สอื เรยี น และอาจใหต้ อบค�ำ ถามในกรณศี กึ ษา โดยมแี นวค�ำ ตอบ ดงั น้ี กรณศี ึกษา โดยปกติ สาร A จะสลายตัวได้เองอย่างช้า ๆ แตส่ ามารถเร่งปฏกิ ริ ิยาการสลายสาร A ไดโ้ ดยใช้ เอนไซม์ ในการทดลองหน่งึ ท่ศี กึ ษาอัตราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าการสลายสาร A ในขณะที่มแี ละไม่มี เอนไซม์ได้ผลดงั กราฟ P ัอตราการเกิดปฏิ ิก ิรยา Q ข. ความเข้มขน้ ของสาร A เสน้ กราฟใดทแ่ี สดงอัตราการเกิดปฏิกริ ิยาการสลายสาร A ในขณะท่ีไมม่ เี อนไซม์ เสน้ กราฟ ค เพราะเหตใุ ดท่ีต�ำ แหนง่ P และ Q อตั ราการเกิดปฏกิ ิริยาจงึ เริม่ คงท่ี เพราะทต่ี ำ�แหน่ง P และ Q เปน็ ตำ�แหน่งทีเ่ อนไซมท์ กุ โมเลกลุ จับกบั สาร A ทำ�ให้อัตรา การเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าจึงเรม่ิ คงท่ี เพราะเหตใุ ดเสน้ กราฟ ก จงึ มอี ัตราการเกดิ ปฏิกิรยิ าสูงกวา่ เสน้ กราฟ ข เส้นกราฟ ก และ ข ต่างเป็นผลการทดลองที่แสดงอัตราการเกิดปฏิกิริยาการสลาย สาร A ในขณะท่ีมีเอนไซม์ แตเ่ สน้ กราฟ ก มีอตั ราการเกิดปฏิกริ ยิ าสูงกวา่ เส้นกราฟ ข เนอ่ื งจากการทดลองของเสน้ กราฟ ก ใชค้ วามเขม้ ขน้ ของเอนไซมส์ งู กวา่ การทดลองของ เส้นกราฟ ข สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววิทยา เลม่ 1 บทท่ี 2 | เคมที ี่เป็นพ้ืนฐานของส่งิ มีชีวติ 123 จากนนั้ ครอู าจใหน้ กั เรยี นตอบค�ำ ถามในหนงั สอื เรยี น เพอื่ ตรวจสอบความเขา้ ใจของนกั เรยี นท่ี ไดเ้ รยี นรูม้ า ซ่งึ มีแนวค�ำ ตอบ ดงั น้ี เฉลยตรวจสอบความเข้าใจ เอนไซมช์ ว่ ยลดพลังงานกระตนุ้ ไดอ้ ย่างไร การทำ�งานของเอนไซม์เกิดจากการทีส่ ารตั้งตน้ เข้ามาจับทบี่ ริเวณเร่ง ทำ�ให้มีโครงสร้าง และสภาวะเหมาะสมที่จะเกิดการเปล่ียนแปลงพันธะเคมีของสารตั้งต้นได้เป็น สารผลติ ภณั ฑ์ ดงั นนั้ การท�ำ งานของเอนไซมจ์ งึ สามารถลดพลงั งานกระตนุ้ ของปฏกิ ริ ยิ า ลงได้ ในขณะเกิดปฏิกิริยาเคมีสารต้ังต้นจะเปล่ียนไปเป็นสารผลิตภัณฑ์ หลังเกิดปฏิกิริยา เอนไซม์จะมกี ารเปลย่ี นแปลงหรือไม่ หลงั เกดิ ปฏกิ ริ ยิ า โครงสรา้ งของเอนไซมไ์ มม่ กี ารเปลย่ี นแปลง และยงั สามารถกลบั มาเรง่ ปฏิกิริยาได้ใหม่ หากอัตราการเกิดปฏิกิริยาถึงระดับคงที่ เนื่องจากเอนไซม์ถึงจุดอิ่มตัวแล้วนั้น ในเซลล์ ของสิง่ มชี ีวติ จะมีวิธีใดทีจ่ ะสามารถทำ�ให้อตั ราการเกดิ ปฏิกิริยาเพม่ิ ข้ึนได้ ในกรณีน้ี เอนไซม์เป็นปัจจัยจำ�กัด การที่จะทำ�ให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มข้ึนได้ คือ ต้องเพิ่มปริมาณของเอนไซม์ ซึ่งในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตน้ันก็มีกลไกในการควบคุม การสังเคราะห์เอนไซม์ โดยหากเซลล์ต้องการให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพ่ิมข้ึน ก็จะมี การควบคุมใหม้ กี ารสังเคราะหเ์ อนไซมเ์ พมิ่ ข้นึ ได้ นอกจากนี้ครูอธิบายเพ่ิมเติมให้นักเรียนเข้าใจเก่ียวกับโคเอนไซม์และโคแฟกเตอร์ ซึ่งมี ความจ�ำ เปน็ ตอ่ การท�ำ งานของเอนไซมบ์ างชนดิ จากรปู 2.43 รวมถงึ การยบั ยงั้ การท�ำ งานของเอนไซม์ บางชนิดด้วยตัวยับย้ังเอนไซม์ โดยครูอาจให้นักเรียนศึกษาการทำ�งานของตัวยับย้ังเอนไซม์จาก รูป 2.44 แล้วให้นักเรียนให้เหตุผลว่าตัวยับย้ังเอนไซม์แต่ละแบบมีผลต่อการทำ�งานของเอนไซม์ อย่างไร เพราะเหตุใดจึงทำ�ให้ไม่เกิดปฏิกิริยาขึ้น แล้วตอบคำ�ถามในหนังสือเรียน ซ่ึงมีแนว ในการตอบ ดังนี้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

124 บทท่ี 2 | เคมที เ่ี ป็นพนื้ ฐานของสงิ่ มชี ีวิต ชวี วิทยา เล่ม 1 สารตัง้ ต้นและตวั ยับย้งั ของเอนไซม์ dihydropteroate synthase และ acetylcholinesterase มโี ครงสรา้ งดังแสดงในตาราง ตวั ยบั ย้งั เอนไซมแ์ ต่ละชนิด น่าจะเปน็ ตัวยบั ย้ังเอนไซม์แบบใด เอนไซม์ สารตง้ั ต้น ตัวยับยัง้ เอนไซม์ COOH SO2NH2 dihydropteroate NH2 NH2 synthase ρ-aminobenzoic acid sulfanilamide O H3C CH3 NH2 H3C O N+ N acetylcholinesterase tacrine CH3 acetylcholine จากโครงสรา้ งของ sulfanilamide จะเหน็ ว่ามีลักษณะคล้ายกบั p-aminobenzoic acid ทีเ่ ป็น สารต้งั ต้นของเอนไซม์ dihydropteroate synthase จงึ เป็นไปได้ว่า sulfanilamide จะแย่งจับ กับบริเวณเร่งของเอนไซม์ จึงจัดว่า sulfanilamide เป็นตัวยับย้ังเอนไซม์แบบแข่งขัน ส่วน tacrine มีโครงสร้างที่แตกต่างจาก acetylcholine ที่เป็นสารตั้งต้นของเอนไซม์ acetylcholinesterase ดังนั้น tacrine จึงน่าจะจับกับบริเวณอ่ืนที่ไม่ใช่บริเวณเร่ง จึงจัดว่า tacrine เปน็ ตัวยบั ย้ังเอนไซม์แบบไม่แข่งขัน หลงั จากนกั เรยี นไดเ้ รยี นรเู้ กยี่ วกบั เอนไซมแ์ ละการท�ำ งานของเอนไซมแ์ ลว้ ครอู าจน�ำ เขา้ สเู่ รอื่ ง ปัจจัยทม่ี ผี ลต่อประสทิ ธภิ าพในการทำ�งานของเอนไซม์ โดยอาจยกตวั อยา่ งเกยี่ วกบั การถนอมอาหาร โดยใชค้ วามเยน็ และอาจให้นักเรียนรว่ มกันอภิปรายว่า เพราะเหตใุ ดการใช้ความเย็นจงึ ชว่ ยรกั ษา สภาพของผลไม้และอาหารสดได้ ซ่ึงควรมีแนวคำ�ตอบว่าเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิซ่ึงอาจมีผลต่อ การยบั ยงั้ การท�ำ งานของเอนไซมท์ ง้ั ในจลุ นิ ทรยี ์ ในผลไม้ และในอาหารสดเหลา่ นน้ั จากนนั้ ใหน้ กั เรยี น ทำ�กจิ กรรม 2.3 และกิจกรรมเสนอแนะ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววิทยา เลม่ 1 บทที่ 2 | เคมีท่ีเปน็ พื้นฐานของส่งิ มชี วี ิต 125 กิจกรรม 2.3 ปจั จยั ท่มี ีผลตอ่ ประสิทธภิ าพในการท�ำ งานของเอนไซม์ จุดประสงค์ 1. ระบุปจั จยั ทมี่ ีผลต่อการทำ�งานของเอนไซม์ 2. อธบิ ายผลของปัจจัยนน้ั  ๆ ท่ีมตี ่อประสทิ ธิภาพในการท�ำ งานของเอนไซม์ เวลาทีใ่ ช ้ 90 นาที วสั ดุและอุปกรณ์ รายการ ปริมาณตอ่ กล่มุ 1. ยีสต์ ความเข้มขน้ 1% 1 ขวด 2. น้ำ�กล่นั 1ขวด 3. H2O2 ความเข้มข้น 3% 1 ขวด 4. 1 M HCl ปรมิ าตร 100 mL 1 ขวด 5. 1 M NaOH ปริมาตร 100 mL 1 ขวด 6. เครอ่ื งชัง่ แบบดจิ ิตอล 1 เครื่อง (ตอ่ ห้อง) 7. เทอร์มอมิเตอร์ 1 อนั 8. กระดาษวดั ค่าพีเอช (pH indicator paper) 1 ชดุ 9. หลอดทดลอง (ควรมีเสน้ ผา่ นศูนย์กลางขนาดเดยี วกัน) 15 หลอด 10. ทว่ี างหลอดทดลอง 1 อนั 11. บีกเกอรข์ นาด 250 mL 4 ใบ 12. ปากคีบ 1 อัน 13. พาสเจอร์ปิเปตต์ขนาด 5 mL และ 1 mL 1 อัน 14. หลอดหยดพลาสตกิ 1 อนั 15. แทง่ แก้วคนสาร 1 อนั สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

126 บทท่ี 2 | เคมที เี่ ปน็ พนื้ ฐานของสิ่งมีชวี ติ ชวี วิทยา เล่ม 1 ข้อแนะน�ำ ส�ำ หรับครู 1. ครใู หน้ กั เรยี นอภปิ รายขอ้ มลู เกย่ี วกบั คะตะเลสซงึ่ นกั เรยี นไดเ้ คยท�ำ การทดลองมาแลว้ กอ่ น หน้าน้ีในกิจกรรม 2.2 เพื่อทบทวนความรู้เดิม ซึ่งในกิจกรรม 2.2 นักเรียนจะสังเกตเห็น ฟองแกส๊ เกดิ ขนึ้ เมอื่ ใส่ชน้ิ สว่ นจากเน้ือเยอ่ื สตั ว์ หรอื ชิน้ ส่วนจากเน้ือเย่อื พืช หรือยสี ตล์ งใน หลอดทดลองท่ีมีสารละลาย H2O2 เพราะคะตะเลสในตัวอย่างท่ีนำ�มาศึกษาสามารถเร่ง ปฏิกริ ิยาการสลาย H2O2 เกิดเปน็ แกส๊ ออกซเิ จนและน้�ำ ได้ 2. ก่อนเริ่มการทดลอง ครูให้นักเรียนร่วมกันต้ังสมมติฐานเก่ียวกับอุณหภูมิ และ pH ที่มีผล ตอ่ การท�ำ งานของเอนไซม์ 3. ในกจิ กรรม 2.2 นกั เรยี นไดท้ ดลองโดยใชต้ วั อยา่ งทน่ี �ำ มาศกึ ษาทหี่ ลากหลาย ส�ำ หรบั กจิ กรรม 2.3 ซ่ึงจะเป็นการทดลองเก่ียวกับปัจจัยท่ีมีผลต่อการทำ�งานของเอนไซม์นั้น ครูอาจ เ ช่ื อ ม โ ย ง เ พื่ อ เ ข้ า สู่ ก า ร ท ด ล อ ง โ ด ย ใ ห้ นั ก เ รี ย น อ ภิ ป ร า ย เ ก่ี ย ว กั บ ก า ร เ ลื อ ก ใ ช้ ยี ส ต์ ในการทดลองนี้ ตัวอยา่ งแนวคำ�ถามอาจเปน็ ดงั นี้ จากตัวอย่างท่ีนำ�มาศึกษาในกิจกรรม 2.2 นักเรียนคิดว่าควรจะเลือกใช้ตัวอย่างใด สำ�หรับการทดลองนี้ เพราะเหตใุ ดจงึ เลือกใช้ยีสต์ในการทดลองนี้ ซึ่งจากการอภิปรายควรมีแนวคำ�ตอบว่าเพราะจากกิจกรรม 2.2 พบว่ายีสต์จะทำ�ให้เกิด ฟองแก๊สข้ึนอย่างรวดเร็ว และเกิดข้ึนเป็นจำ�นวนมาก ซึ่งจะทำ�ให้ง่ายในการสังเกต ความแตกต่างของผลการทดลอง 4. ครอู าจใหน้ กั เรยี นเสนอความคดิ เหน็ เกยี่ วกบั การเตรยี มน�ำ้ ทม่ี อี ณุ หภมู ติ า่ ง ๆ ตามทก่ี �ำ หนด ส�ำ หรบั ใชใ้ นการทดลองตอนท่ี 1 โดยวธิ กี ารอาจท�ำ ไดโ้ ดยตม้ น�้ำ ใหเ้ ดอื ดประมาณ 1,000 mL (อาจตม้ น�้ำ โดยใชก้ ระตกิ น�ำ้ รอ้ น) จากนนั้ ผสมน�ำ้ เดอื ดและน�ำ้ เยน็ ในบกี เกอรข์ นาด 250 mL ใหไ้ ด้อณุ หภูมติ ามชว่ งท่ตี ้องการ โดยควรใหแ้ ต่ละบีกเกอร์มนี ้ำ�ประมาณ 4/5 ของบีกเกอร์ หรือมากเพียงพอเพือ่ ให้สามารถรกั ษาอุณหภมู ขิ องน้�ำ ขณะทดลองได้ 5. สำ�หรบั การเตรียมสารละลายท่ีมีคา่ pH ต่าง ๆ กนั โดยใช้ 1 M HCl และ 1 M NaOH อาจ ให้นักเรยี นลองตรวจสอบ pH ของสารละลายโดยใช้ pH indicator paper หรือในกรณที ่ี ไมส่ ามารถหา pH indicator paper ได้ กอ็ าจใหน้ กั เรยี นอภปิ รายเกยี่ วกบั แนวโนม้ ของ pH ในสารละลายแตล่ ะหลอดทเ่ี ตรยี มไวไ้ ด้ โดยนกั เรยี นควรสรปุ ไดว้ า่ หลอดใดมคี วามเปน็ กรด มาก หลอดใดมีความเปน็ เบสมาก สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววิทยา เล่ม 1 บทที่ 2 | เคมที ี่เป็นพนื้ ฐานของสิง่ มชี ีวิต 127 ตวั อยา่ งการตรวจสอบคา่ pH ของสารละลายโดยใช้ pH indicator paper 6. ครูสามารถเตรียมสารละลายท่ีมีค่า pH ต่าง ๆ ท่ีแตกต่างจากกิจกรรมนี้ ซ่ึงเตรียมจาก สารละลายทม่ี ีความเข้มขน้ เริ่มต้น 1 M HCl และ 1 M NaOH โดยเตรยี มสารละลาย HCl และ NaOH ท่ีมคี วามเขม้ ขน้ เร่ิมตน้ น้อยหรอื มากกวา่ นี้ได้ เช่น 0.5 HCl และ 0.5 NaOH ซึ่งครสู ามารถปรบั ไดต้ ามความเหมาะสม เพ่อื ทดสอบผลของ pH ที่มตี ่อเอนไซม์ 7. ครูควรแนะนำ�ให้ใช้หลอดทดลองท่ีมีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเท่ากันเพ่ือทำ�ให้สารละลาย H2O2 ในแต่ละหลอดมีความสงู เริม่ ต้นเท่ากัน ท�ำ ใหง้ า่ ยตอ่ การเปรียบเทียบความแตกตา่ ง ของปริมาณฟองแก๊สท่ีเกดิ ข้ึนในแต่ละหลอด 8. ในการทดลองใหน้ กั เรยี นเปรยี บเทยี บปรมิ าณฟองแกส๊ ทเ่ี กดิ ขนึ้ ในแตล่ ะหลอดโดยใชจ้ �ำ นวน ของเครื่องหมาย + ซงึ่ หลอดทีม่ ปี รมิ าณฟองแก๊สมากท่สี ุดให้ใสจ่ �ำ นวนเคร่อื งหมาย + มาก ทสี่ ดุ หลอดทมี่ ปี รมิ าณฟองแกส๊ นอ้ ยลงใหใ้ สจ่ �ำ นวนเครอื่ งหมาย + ลดลงตามล�ำ ดบั และใช้ เคร่ืองหมายลบ - แสดงการไมเ่ กิดฟองแก๊ส โดยใช้ดลุ ยพนิ ิจของนักเรียนเอง 9. ในกรณที มี่ วี สั ดแุ ละอปุ กรณจ์ �ำ กดั เชน่ หลอดทดลองทมี่ ขี นาดเดยี วกนั ครอู าจแบง่ นกั เรยี น เป็น 4 กลุ่ม โดยให้ 2 กลุ่ม ทำ�การทดลองตอนท่ี 1 และอีก 2 กลุ่ม ทำ�การทดลองตอนที่ 2 แล้วจึงนำ�ผลการทดลองมา อภิปรายร่วมกนั 10. ความขนุ่ ของยสี ตอ์ าจท�ำ ใหส้ งั เกตฟองแกส๊ ทเี่ กดิ ขนึ้ ไดไ้ มช่ ดั เจน ครูอาจให้นักเรียนช่วยกันเสนอวิธีท่ีทำ�ให้เห็นผลการสังเกต ได้ง่ายขึ้น ซึ่งวิธีหน่ึงท่ีอาจทำ�ได้โดยใส่น้ำ�มันพืชหลังจากผสม สารต่าง ๆ แลว้ นำ้�มนั พชื ช่วยให้ฟองแก๊สเคลื่อนท่ีได้ชา้ ลงและ สามารถเหน็ ฟองแกส๊ ไดช้ ัดเจนขน้ึ ไม่ใส่น�ำ้ มนั ใสน่ ำ�้ มัน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

128 บทที่ 2 | เคมีทเี่ ปน็ พื้นฐานของสง่ิ มีชีวติ ชวี วทิ ยา เล่ม 1 ตัวอยา่ งผลการทดลอง ตอนที่ 1 ผลของอุณหภูมติ อ่ การทำ�งานของเอนไซม์ หลอดทดลองที่ อณุ หภูมิ ปริมาณฟองแก๊สท่ีเกิดขน้ึ 1 ตำ�่ กวา่ 10 ºC + 2 อณุ หภูมิห้อง ++++++ 3 45-60 ºC 4 75-100 ºC ++ - 12 34 ตอนท่ี 2 ผลของ pH ตอ่ การทำ�งานของเอนไซม์ หลอดทดลองที่ คา่ pH ของสารละลาย ปรมิ าณฟองแกส๊ ทเี่ กิดขน้ึ โดยประมาณ + 1 ~ 0-1 + 2 ~ 0-1 +++ 3 ~ 1-2 +++++ 4 ~ 6-7 +++ 5 ~ 11 + 6 ~ 12-13 + 7 ~ 14 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววิทยา เล่ม 1 บทท่ี 2 | เคมีท่ีเป็นพ้นื ฐานของสง่ิ มชี วี ิต 129 1 23 4 5 67 สรปุ ผลการทดลอง ให้แต่ละกลุ่มนำ�เสนอผลการทดลอง และข้อสรุปที่ได้จากการวิเคราะห์ผลการทดลอง ซ่ึง ควรได้ขอ้ สรุปวา่ อุณหภูมแิ ละ pH มีผลตอ่ ประสทิ ธิภาพในการท�ำ งานของคะตะเลส ดงั นี้ - ผลของอณุ หภมู ติ อ่ การท�ำ งานของเอนไซมค์ ะตะเลสจากยสี ตท์ �ำ งานไดด้ ที อ่ี ณุ หภมู ปิ ระมาณ อณุ หภมู หิ อ้ ง แตเ่ มอ่ื อณุ หภมู สิ งู ขน้ึ เกนิ 60ºC การเรง่ ปฏกิ ริ ยิ าสลาย H2O2 จะเรม่ิ ลดลง และ อาจจะไมส่ ามารถเรง่ ปฏกิ ริ ยิ าไดเ้ ลยเมอ่ื ยสี ตไ์ ดร้ บั ความรอ้ นทอ่ี ณุ หภมู สิ งู มากเกนิ ไป ในขณะ ทเ่ี มอ่ื อณุ ภมู ติ �ำ่ กวา่ 10ºC เอนไซมค์ ะตะเลสจากยสี ตจ์ ะเรง่ ปฏกิ ริ ยิ าสลาย H2O2 ไดล้ ดลง - ผลของ pH ตอ่ การท�ำ งานของเอนไซมค์ ะตะเลสจากยสี ตท์ �ำ งานไดด้ ใี นชว่ ง pH 6-7 แตเ่ มอื่ pH สูงขึ้น หรอื ตำ่�ลงกวา่ ชว่ งดงั กล่าว การเร่งปฏกิ ิรยิ าสลาย H2O2 จะเริม่ ลดลง อภิปรายผลการทดลอง ครูอาจให้นักเรียนอภิปรายเก่ียวกับวิธีการทดลองน้ีว่ามีปัจจัยใดบ้าง ท่ีอาจทำ�ให้ผลการ ทดลองคลาดเคล่ือน และควรแก้ไขอย่างไร ซ่ึงปัจจัยท่ีทำ�ให้ผลการทดลองคลาดเคลื่อนอาจมี ไดด้ ังนี้ - ปริมาณยีสต์ท่ีใส่ลงในแต่ละหลอดทดลองอาจแตกต่างกัน ส่งผลให้เกิดความแตกต่างของ ปริมาณฟองแก๊สท่ีเกิดขึ้นได้ ดังน้ันจึงควรทำ�การทดลองอย่างน้อย 3 ซ้ำ� เพื่อยืนยัน ผลการทดลองทไี่ ด้ - การวัดผลการทดลองเป็นการดูปริมาณฟองแก๊สท่ีเกิดข้ึน ซึ่งเป็นการวัดผลอย่างง่ายด้วย การประมาณด้วยสายตาซ่ึงอาจมีความคลาดเคล่ือนได้ ดังน้ันหากต้องการทราบปริมาณ แกส๊ ทช่ี ดั เจน ควรตอ้ งมกี ารเกบ็ แกส๊ โดยการแทนทนี่ �ำ้ เพอื่ ใหส้ ามารถเหน็ การเปลยี่ นแปลง และบันทกึ ผลเป็นคา่ ตัวเลขท่ีสามารถน�ำ มาเปรยี บเทยี บกนั ไดอ้ ยา่ งชดั เจน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

130 บทที่ 2 | เคมีท่ีเปน็ พนื้ ฐานของส่ิงมีชวี ิต ชวี วทิ ยา เล่ม 1 หลงั จากท�ำ กจิ กรรม 2.3 แลว้ ครูอาจใชค้ �ำ ถามว่า เพราะเหตุใดเอนไซม์คะตะเลสจงึ ไม่สามารถ ทำ�งานได้เม่ือมีการเปล่ียนแปลงของอุณหภูมิ หรือค่า pH เพ่ือให้นักเรียนสืบค้นข้อมูลและอภิปราย รว่ มกนั ซงึ่ นกั เรยี นควรไดข้ อ้ สรปุ วา่ เอนไซมแ์ ตล่ ะชนดิ จะท�ำ งานไดด้ ที ชี่ ว่ งอณุ หภมู ิ และ pH ทเ่ี หมาะสม หนึ่ง ๆ โดยหากเพิ่มอุณหภูมิจนสูงเกินกว่าอุณหภูมิที่เหมาะสมจะทำ�ให้เอนไซม์เสียสภาพ หรือหาก ทำ�ให้เอนไซม์อยู่ในสภาพที่ pH ไม่เหมาะสม จะทำ�ให้ประจุของกรดแอมิโนของเอนไซม์ หรือ แรงยดึ เหนย่ี วภายในโครงสรา้ งของเอนไซมเ์ ปลยี่ นแปลงไป และสง่ ผลตอ่ โครงสรา้ งและสภาวะภายใน บริเวณเร่งของเอนไซม์ การทำ�งานของเอนไซม์จึงลดลง จากนั้นครูให้นักเรียนตอบคำ�ถามท้ายกิจกรรม 2.3 และอาจให้ทำ�กิจกรรมเสนอแนะ เร่ือง ตัวอย่างการนำ�เอนไซมไ์ ปใชป้ ระโยชน์ เฉลยค�ำ ถามทา้ ยกิจกรรม ในการทดลองตอนที่ 1 และ ตอนท่ี 2 ตัวแปรตน้ ตัวแปรตาม และตัวแปรควบคุม คอื อะไร ตัวแปรต้น คือ อุณหภูมิ และ pH ตัวแปรตาม คือ ปริมาณฟองแก๊สท่ีเกิดข้ึน และตัวแปร ควบคมุ คือ ปริมาณของยสี ต์ ขนาดของหลอดทดลอง และปรมิ าณสารละลาย H2O2 หากตอ้ งการใหผ้ ลการทดลองจากการทดลองตอนที่ 1 และ 2 นนี้ า่ เชอ่ื ถอื ยง่ิ ขนึ้ จะมวี ธิ กี าร อยา่ งไร คำ�ตอบอาจมไี ด้หลายค�ำ ตอบ เช่น - ควบคุมความสะอาดของอปุ กรณท์ ใี่ ช้ทดลองทุกชนดิ ไมใ่ หม้ ีการปนเปื้อน - ควรจะท�ำ การทดลองชดุ ละ 3 ซ้ำ� เพอ่ื ป้องกนั ความคลาดเคล่อื น - ควรมีการเก็บแก๊สโดยการแทนที่น้ำ� เพ่ือจะได้ปริมาณแก๊สที่ชัดเจนการทดลองจะ ไดม้ ีความน่าเช่ือถือในทางวทิ ยาศาสตรม์ ากยิ่งขน้ึ จากการทดลอง คะตะเลสจะทำ�งานไดด้ ใี นชว่ งอณุ หภูมแิ ละ pH เทา่ ใด จากการทดลองคะตะเลสสามารถทำ�งานได้ดีในช่วงอุณหภูมิห้อง และในช่วงประมาณ pH 6-7 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วิทยา เลม่ 1 บทที่ 2 | เคมที ีเ่ ป็นพ้ืนฐานของสิง่ มีชวี ติ 131 จากการทดลองอณุ หภมู ิ และ pH มผี ลตอ่ การท�ำ งานของเอนไซมค์ ะตะเลสของยสี ตอ์ ยา่ งไร จากการทดลองเอนไซม์คะตะเลสท่ีได้จากยีสต์จะทำ�งานได้ดีในช่วงอุณหภูมิประมาณ อุณภูมหิ ้อง และ pH ประมาณ 6-7 หากลดหรือเพิม่ อุณหภูมิ หรือท�ำ ให้ pH เปลี่ยนแปลง จะท�ำ ใหค้ วามสามารถในการท�ำ งานของคะตะเลสคอ่ ย ๆ ลดลง และอาจไมส่ ามารถท�ำ งาน ไดเ้ ลยเม่อื อณุ หภมู ิตำ�่ หรอื สงู จนเกินไป หรือมี pH ทตี่ ่�ำ หรอื สูงจนเกนิ ไป กจิ กรรมเสนอแนะ ตวั อยา่ งการน�ำ เอนไซม์มาใช้ประโยชน์ จดุ ประสงค์ 1. สบื ค้นข้อมูลและอธิบายเก่ยี วกับการนำ�เอนไซม์ไปใชใ้ นอุตสาหกรรมผงซกั ฟอก 2. สืบคน้ ข้อมลู และยกตวั อย่างการนำ�เอนไซมไ์ ปใชใ้ นด้านอื่น ๆ แนวการจดั กิจกรรม 1. ครูให้นักเรียนศึกษาข้อมูลเกี่ยวกับผงซักฟอกชีวภาพจากรูปในกิจกรรม และแบ่งกลุ่มเพื่อ สืบค้นข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับผงซักฟอกท่ีมีเอนไซม์เป็นส่วนประกอบ จากน้ันให้นักเรียน อภิปรายเก่ียวกบั การใชเ้ อนไซม์ในผงซกั ฟอกในประเด็นตา่ ง ๆ ดังน้ี เอนไซม์ในผงซักฟอกชว่ ยก�ำ จดั คราบสกปรกต่าง ๆ ได้อย่างไร ในผงซักฟอกข้างต้นประกอบไปด้วยโปรตีเอสและลิเพสซ่ึงเป็นเอนไซม์ท่ีสามารถ ย่อยสลายคราบสกปรกจำ�พวกโปรตีนและไขมันให้มีขนาดเล็กลงได้ตามลำ�ดับ และ ทำ�ให้ง่ายทีจ่ ะกระจายตวั ไปกบั น�ำ้ เมอ่ื ถกู ชะล้าง เพราะเหตุใดในการใช้ผงซักฟอกชนิดนี้จึงมีคำ�แนะนำ�ว่าควรหลีกเล่ียงการใช้น้ำ�ร้อน และควรใช้ทอ่ี ณุ หภูมิต่ำ�กว่า 40ºC ในการซักผา้ เพราะเอนไซม์ในผงซักฟอกข้างต้นนี้จะทำ�งานได้ดีที่อุณหภูมิตำ่�กว่า 40ºC และหาก ใชน้ ำ้�ร้อนที่อณุ หภูมสิ งู ในการซกั ผ้าอาจสง่ ผลใหเ้ อนไซม์เสียสภาพได้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

132 บทท่ี 2 | เคมีทีเ่ ปน็ พนื้ ฐานของส่ิงมชี วี ติ ชวี วิทยา เล่ม 1 เพราะเหตุใดจึงไม่ควรใช้ผงซกั ฟอกนี้ในการซักเสอ้ื ผ้าทที่ �ำ มาจากผา้ ไหม เพราะผ้าไหมทำ�มาจากเส้นไหมที่เป็นเส้นใยโปรตีนธรรมชาติ ซึ่งสามารถถูกย่อยได้ ดว้ ยโปรตเี อส ดงั นน้ั หากใชผ้ งซกั ฟอกทม่ี เี อนไซมน์ ใ้ี นการซกั เสอื้ ผา้ ทที่ �ำ มาจากผา้ ไหม อาจท�ำ ใหเ้ ส้อื ผา้ เสยี หายได้ 2. ครูให้นักเรียนอภิปรายถึงประโยชน์ของการนำ�เอนไซม์ไปใช้ในอุตสาหกรรม โดยการ อภิปรายของนักเรียนอาจมีได้หลากหลาย ซึ่งอาจสรุปในแนวทางว่าการใช้เอนไซม์มี ความจำ�เพาะต่อสารต้ังต้นทำ�ให้ได้สารผลิตภัณฑ์ตามท่ีต้องการ และการเกิดปฏิกิริยาจะ เป็นสภาวะทไี่ มร่ ุนแรง ทำ�ให้เปน็ มติ รกับสงิ่ แวดลอ้ ม จากนั้นครอู าจให้ไปสืบค้นข้อมูลและ นำ�เสนอเกี่ยวกับตัวอย่างการนำ�เอนไซม์ไปใช้ในอุตสาหกรรมอ่ืน ๆ เช่น อาหารและ เคร่ืองดืม่ ยา เคร่อื งนุ่งหม่ สง่ิ ทอ เย่ือกระดาษ เชื้อเพลงิ เป็นตน้ 2.4.3 เมแทบอลิซมึ ครูให้นักเรียนร่วมกันอภปิ รายโดยอาจใชค้ �ำ ถามดงั นี้ นักเรียนคิดว่าสงิ่ มีชีวติ มวี ิธกี ารในการได้พลังงานเพอื่ ใช้ในกิจกรรมตา่ ง ๆ อย่างไรบา้ ง สง่ิ มีชีวติ ตอ้ งการพลงั งานเพ่ือใช้ในกิจกรรมใดของเซลลบ์ ้าง จากการอภิปรายนกั เรียนควรสรปุ เกีย่ วกับการได้มาซง่ึ พลังงานในสง่ิ มีชีวิตต่าง ๆ โดยอาจแบ่ง กลุ่มของสงิ่ มีชวี ิตไดเ้ ปน็ กลุ่มที่สร้างอาหารเองได้ และกล่มุ ท่สี ร้างอาหารเองไมไ่ ด้ ซึ่งพลังงานทีไ่ ด้จาก ปฏกิ ริ ิยาการสลายสารอาหารจะถกู นำ�มาใช้ในกิจกรรมตา่ ง ๆ ภายในเซลล์ เชน่ การสร้างสารอนิ ทรยี ์ การลำ�เลียงสารบางประเภท เป็นต้น จากน้ันครูให้นิยามของคำ�ว่าเมแทบอลิซึม แคแทบอลิซึม และ แอแนบอลิซึม โดยใช้รูป 2.48 และอาจให้นักเรียนยกตัวอย่างแคแทบอลิซึม และแอแนบอลิซึม ซึ่ง ปฏกิ ริ ยิ าทีน่ ักเรยี นยกตัวอย่างอาจเปน็ ดงั นี้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววิทยา เล่ม 1 บทท่ี 2 | เคมที ีเ่ ป็นพื้นฐานของส่ิงมีชีวติ 133 ตัวอยา่ งแคแทบอลซิ มึ ตวั อยา่ งแอแนบอลซิ ึม การสลายพอลแิ ซก็ คาไรด์ การสังเคราะหแ์ ป้งและไกลโคเจน การสลายโปรตีน การสงั เคราะหโ์ ปรตนี การสลายลพิ ิด การสงั เคราะห์ลิพิด การสลายกรดนวิ คลิอิก การสังเคราะห์ DNA และ RNA จากนัน้ ครอู าจใช้รูป 2.49 และ 2.50 เพ่อื อธบิ ายเพิ่มเตมิ ว่าปฏิกิรยิ าเคมใี นสง่ิ มีชวี ติ สว่ นใหญ่ จะเกดิ แบบวถิ เี มแทบอลซิ มึ และมกี ลไกทคี่ อยควบคมุ วถิ เี มแทบอลซิ มึ ตา่ ง ๆ ในสงิ่ มชี วี ติ และใหน้ กั เรยี น ตอบคำ�ถามในหนังสือเรยี น ซงึ่ มีแนวในการตอบดงั น้ี รูปแบบการยับย้ังดงั แสดงในรปู 2.50 สง่ ผลดตี ่อเซลล์อยา่ งไร การยับยั้งแบบย้อนกลับทำ�ให้เซลล์ไม่สร้างหรือสลายสารต่าง ๆ อย่างสิ้นเปลืองและเกิน ความจ�ำ เป็นของเซลล์ในขณะนน้ั จากน้ันครูอธิบายเก่ียวกับการใช้ตัวยับย้ังเอนไซม์ในการศึกษาลำ�ดับของปฏิกิริยาเคมีในวิถี เมแทบอลซิ ึม และใหน้ ักเรียนตอบคำ�ถามในกรณศี กึ ษา ซึ่งมแี นวในการตอบดังนี้ กรณศี ึกษา สมมติให้วิถีเมแทบอลิซึมหน่ึงมี 3 ขั้นตอน โดยมีเอนไซม์ E1 E2 และ E3 เกี่ยวข้องใน วถิ ีเมแทบอลซิ ิมน้ี มสี าร A เป็นสารตั้งตน้ มสี าร B และ C เกิดข้ึนระหว่างวิถเี มแทบอลิซมึ และ มีสาร D เปน็ สารผลติ ภณั ฑส์ ุดทา้ ย เมอ่ื ท�ำ การทดลองเพอื่ หาล�ำ ดบั ของปฏกิ ริ ยิ าตา่ ง ๆ ในวถิ เี มแทบอลซิ มึ น้ี ไดเ้ ตมิ ตวั ยบั ยง้ั เอนไซม์ แตล่ ะชนิด ได้ผลการทดลองดังแสดงในกราฟดา้ นล่างนี้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

134 บทที่ 2 | เคมที ี่เป็นพนื้ ฐานของส่งิ มีชีวิต ชวี วิทยา เล่ม 1 ก่อนเติมตวั ยบั ย้งั เอนไซม์ หลงั เติมตัวยับยง้ั เอนไซม์ E1 หลังเติมตัวยบั ย้งั เอนไซม์ E2 หลังเติมตวั ยับย้งั เอนไซม์ E3 ความเข้มข้น ความเข้มข้น ความเข้มข้น ความเข้มข้น BC BC BC BC การทดลองชุดท่ี 1 การทดลองชดุ ท่ี 2 การทดลองชุดท่ี 3 การทดลองชดุ ที่ 4 จากขอ้ มลู ข้างต้น ล�ำ ดบั ของการเกิดสารในปฏิกริ ยิ าเปน็ อยา่ งไร D E2 E1 E3 AC B แนวการคิด เมื่อเติมตัวยับย้ังเอนไซม์ E2 ท้ังสาร B และ C มีปริมาณลดลง เมื่อเทียบกับก่อนเติมตัวยับย้ัง เอนไซม์ ดังนนั้ เอนไซม์ E2 จึงเป็นเอนไซมใ์ นปฏิกิรยิ าข้ันตอนแรกของวิถีน้ี เมอ่ื เติมตวั ยับย้งั เอนไซม์ E1 ปรมิ าณของสาร B ลดลง ส่วนสาร C มีปรมิ าณสะสมเพ่มิ มากขึ้น เม่ือเทียบกับก่อนเติมตัวยับยั้งเอนไซม์ ดังน้ันเอนไซม์ E1 จึงเป็นเอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาในขั้น ตอนการเปล่ยี นแปลงของสาร C เปน็ สารฺ B ซึ่งจะต้องเปน็ ปฏกิ ิรยิ าข้ันตอนท่สี องของวถิ ีนี้ เมอื่ เตมิ ตวั ยับยงั้ เอนไซม์ E3 ปริมาณของสาร B สะสมเพมิ่ มากข้นึ ส่วนสาร C มปี รมิ าณเพ่มิ ขนึ้ จากเดิมเล็กน้อย เม่ือเทียบกับก่อนเติมตัวยับยั้งเอนไซม์ ดังน้ันเอนไซม์ E3 จึงเป็นเอนไซม์ ในปฏิกริ ิยาขัน้ ตอนสุดท้ายของวถิ ีน้ี ถ้าตัวยับย้ังเอนไซม์ E2 เป็นตัวยับยั้งแบบแข่งขัน เม่ือเพิ่มปริมาณของสาร A ซึ่งเป็น สารตัง้ ตน้ ในวถิ ีน้ี จะพบวา่ ปริมาณของสาร D มกี ารเปลี่ยนแปลงอย่างไร เนอื่ งจากตวั ยบั ยง้ั เอนไซมแ์ บบแขง่ ขนั จะแยง่ จบั กบั บรเิ วณเรง่ ของเอนไซม์ การเพมิ่ ปรมิ าณ ของสารต้งั ต้นจะเพม่ิ โอกาสในการแยง่ จบั กับเอนไซมไ์ ด้มากขนึ้ จงึ ลดผลของการยบั ย้งั ลง ได้ ดงั นัน้ การเพ่ิมปริมาณของสาร A ใหม้ ากขนึ้ จงึ ลดผลของตัวยับยั้งเอนไซม์ E2 ซง่ึ ยับยั้ง ในข้ันท่ีสาร A เปลีย่ นเป็นสาร C ได้ ทำ�ใหป้ รมิ าณของสาร C เพิม่ ขน้ึ และท�ำ ใหป้ ฏิกริ ิยา ในขนั้ ตอนตา่ ง ๆ ในวถิ เี กดิ ขน้ึ ไดต้ ามปกติ จนสง่ ผลใหม้ ปี รมิ าณของสาร D เพมิ่ มากขน้ึ ในทสี่ ดุ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วิทยา เลม่ 1 บทที่ 2 | เคมีที่เป็นพืน้ ฐานของส่งิ มชี วี ติ 135 แนวการวดั และประเมนิ ผล ดา้ นความรู้ - ปฏิกิริยาเคมีท่ีเป็นปฏิกิริยาดูดพลังงานและปฏิกิริยาเคมีท่ีเป็นปฏิกิริยาคายพลังงานท่ี เกดิ ขึน้ ในสิง่ มชี ีวติ จากการสืบค้นข้อมูล การอภปิ ราย และการตอบค�ำ ถามและแบบฝกึ หัด - การทำ�งานของเอนไซม์และปัจจัยที่มีผลต่อการทำ�งานของเอนไซม์ จากการตอบคำ�ถาม การท�ำ กจิ กรรมกลมุ่ ในการทดลอง สรปุ ผลการทดลอง รายงานผลการทดลอง และอภปิ ราย ผลการทดลอง ดา้ นทกั ษะ - การจำ�แนกประเภทและการลงความเห็นข้อมูล และการคิดอย่างมีวิจารณญาณจาก การตอบค�ำ ถาม และการอภิปราย - การสังเกต การวัด การหาความสัมพันธ์ของสเปซกับเวลา การจัดกระทำ�ข้อมูลและสื่อ ความหมายขอ้ มลู การลงความเหน็ จากขอ้ มลู การตง้ั สมมตฐิ าน การก�ำ หนดนยิ ามเชงิ ปฏบิ ตั กิ าร การกำ�หนดและควบคุมตัวแปร การทดลอง การตีความหมายข้อมูลและลงข้อสรุป และ ความร่วมมอื การทำ�งานเป็นทีม และภาวะผนู้ �ำ จากการทำ�กิจกรรม 2.2 และ 2.3 - การส่ือสารสารสนเทศและการรู้เท่าทนั ส่ือจากการสืบค้นข้อมูลและการนำ�เสนอขอ้ มลู ด้านจิตวิทยาศาสตร์ - ความอยากรู้อยากเห็น และความสนใจในวทิ ยาศาสตรจ์ ากการตอบคำ�ถาม - การใช้วิจารณญาณ ความเช่ือมั่นต่อหลักฐานเชิงประจักษ์ ความใจกว้าง การยอมรับ ความเห็นต่าง ความซ่ือสัตย์ ความมุ่งมั่นอดทน ความรอบคอบและวัตถุวิสัยจากการทำ� กิจกรรมและการมีสว่ นรว่ มในการเรียนการสอน โดยประเมินตามสภาพจรงิ ระหว่างเรียน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

136 บทที่ 2 | เคมีทเี่ ปน็ พน้ื ฐานของสงิ่ มีชีวติ ชวี วทิ ยา เลม่ 1 เฉลยแบบฝึกหัดท้ายบทที่ 2 1. จงใส่เคร่ืองหมายถูก (√) หน้าข้อความที่ถูกต้อง ใส่เครื่องหมายผิด (×) หน้าข้อความที่ ไมถ่ กู ตอ้ ง และขดี เสน้ ใตเ้ ฉพาะค�ำ หรอื สว่ นของขอ้ ความทไ่ี มถ่ กู ตอ้ ง และแกไ้ ขโดยตดั ออก หรือเติมคำ�หรอื ขอ้ ความทถี่ กู ต้องลงในชอ่ งวา่ ง ……×… 1.1 โปรตีน คาร์โบไฮเดรต ลิพิด และกรดนิวคลิอิก เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ เกิดจาก หน่วยยอ่ ย (monomer) มาเรียงตอ่ กัน กรณีที่ 1 โปรตีน คาร์โบไฮเดรต ลิพิดและกรดนิวคลิอิก เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ เกดิ จากหน่วยยอ่ ย (monomer) มาเรียงต่อกนั แกไ้ ขเป็น พอลิแซ็กคาไรด์ กรณีท่ี 2 โปรตีน คาร์โบไฮเดรต ลิพิด และกรดนิวคลิอิก เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ เกดิ จากหน่วยย่อย (monomer) มาเรยี งต่อกัน แก้ไขเป็น ตัดคำ�ท่ีขีดเส้นใต้ออก (เนื่องจาก ลิพิดไม่ได้เกิดจากหน่วยย่อยมา เรยี งต่อกัน แตเ่ กิดจากการรวมกันของกลเี ซอรอลและกรดไขมนั ) กรณที ี่ 3 โปรตีน คาร์โบไฮเดรต ลิพิด และกรดนิวคลิอิก เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ เกิดจาก หน่วยยอ่ ย (monomer) มาเรียงต่อกัน แกไ้ ขเปน็ ตดั ขอ้ ความทีข่ ดี เส้นใตอ้ อก ……×… 1.2 เซลลโู ลสจัดเปน็ ไดแซ็กคาไรด์ ทำ�หนา้ ท่เี ปน็ โครงสรา้ งหลกั ของผนังเซลลพ์ ืช แก้ไขเปน็ พอลแิ ซก็ คาไรด์ ……√… 1.3 ฮีโมโกลบนิ และฮอรโ์ มนบางชนิดจดั เป็นโปรตนี ……×… 1.4 ไตรเพปไทดป์ ระกอบไปดว้ ยกรดแอมโิ นทม่ี าเชอ่ื มตอ่ กนั ดว้ ยพนั ธะเพปไทด์ 3 พนั ธะ กรณที ี่ 1 ไตรเพปไทด์ประกอบไปด้วยกรดแอมิโนท่ีมาเช่ือมต่อกันด้วยพันธะเพปไทด์ 3 พันธะ แกไ้ ขเปน็ 2 พนั ธะ กรณที ่ี 2 ไตรเพปไทด์ประกอบไปด้วยกรดแอมิโนที่มาเช่ือมต่อกันด้วยพันธะเพปไทด์ 3 พนั ธะ แก้ไขเปน็ เตตระเพปไทด์ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วิทยา เลม่ 1 บทท่ี 2 | เคมที ีเ่ ปน็ พนื้ ฐานของสง่ิ มีชีวิต 137 ……√… 1.5 ลิพดิ ให้พลงั งานไดม้ ากกว่าคารโ์ บไฮเดรตและโปรตีนเม่ือเทียบน้�ำ หนักทเ่ี ทา่ กัน ……×… 1.6 ไตรกลีเซอไรด์เป็นลิพิดท่ีพบมากในพืชและสัตว์ ซึ่งเกิดจากการรวมตัวกันของ กลีเซอรอล 3 โมเลกลุ และกรดไขมัน 1 โมเลกุล แกไ้ ขเป็น กลเี ซอรอล 1 โมเลกลุ และกรดไขมนั 3 โมเลกุล ……×… 1.7 อะไมโลสเปน็ พอลแิ ซก็ คาไรดท์ เ่ี กบ็ สะสมในเซลลพ์ ชื ประกอบดว้ ยกลโู คสเรยี งตอ่ กนั เปน็ สายยาวด้วยพันธะไกลโคซดิ กิ แบบ β และไมม่ กี ารแตกแขนง แก้ไขเป็น พันธะไกลโคซิดกิ แบบ α ……×… 1.8 อะไมโลเพกทนิ เปน็ พอลแิ ซก็ คาไรดท์ เี่ กบ็ ไวใ้ นเซลลส์ ตั ว์ ประกอบดว้ ยกลโู คสทตี่ อ่ กนั เป็นสายยาวมีแขนงแตกก่งิ ก้านออกไปเป็นสายสนั้  ๆ จำ�นวนมาก กรณีท่ี 1 อะไมโลเพกทนิ เปน็ พอลแิ ซก็ คาไรดท์ เี่ กบ็ ไวใ้ นเซลลข์ องสตั ว์ ประกอบดว้ ยกลโู คส ทต่ี ่อกันเปน็ สายยาวมแี ขนงแตกกิ่งกา้ นออกไปเป็นสายสน้ั  ๆ จ�ำ นวนมาก แกไ้ ขเปน็ พืช ตัดข้อความ ออกไปเปน็ สายส้ันๆ จำ�นวนมาก ออก กรณที ี่ 2 อะไมโลเพกทนิ เปน็ พอลแิ ซก็ คาไรดท์ เี่ กบ็ ไวใ้ นเซลลข์ องสตั ว์ ประกอบดว้ ยกลโู คส ท่ีตอ่ กนั เป็นสายยาวมแี ขนงแตกกิง่ กา้ นออกไปเปน็ สายสั้น ๆ จำ�นวนมาก แก้ไขเปน็ ไกลโคเจน ……×… 1.9 กรดแอมโิ นทรี่ า่ งกายตอ้ งการและสงั เคราะหเ์ องไมไ่ ด้ ตอ้ งไดร้ บั จากอาหาร เรยี กวา่ กรดแอมิโนทไ่ี ม่จำ�เป็น กรณที ่ี 1 กรดแอมิโนท่ีร่างกายต้องการและสังเคราะห์เองไม่ได้ ต้องได้รับจากอาหาร เรียกว่ากรดแอมโิ นทีไ่ มจ่ �ำ เปน็ แกไ้ ขเป็น กรดแอมิโนท่จี �ำ เป็น กรณีที่ 2 กรดแอมิโนที่ร่างกายต้องการและสังเคราะห์ขึ้นเองไม่ได้ต้องได้รับจากอาหาร เรียกว่า กรดแอมิโนที่ไม่จ�ำ เป็น แกไ้ ขเป็น สังเคราะห์ขน้ึ เองได้ ……√… 1.10 ข้าวเหนยี วมสี ดั สว่ นอะไมโลเพกทนิ ต่ออะไมโลสสงู กว่าข้าวเจา้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

138 บทท่ี 2 | เคมีท่เี ปน็ พนื้ ฐานของสิง่ มีชวี ติ ชีววทิ ยา เล่ม 1 ……×… 1.11 ไหมละลายที่ใช้เยบ็ แผลได้จากไคทินซ่ึงเป็นสารประเภทโปรตีนในเปลอื กกุง้ แกไ้ ขเป็น คารโ์ บไฮเดรต ……√… 1.12 คอลลาเจนเป็นสารประเภทโปรตีน ไม่สามารถซึมผ่านผิวหนังได้ และเมื่อ รับประทานเข้าไปจะถกู ย่อยโดยเอนไซม์ไดเ้ ปน็ กรดแอมิโน ……×… 1.13 นิวคลีโอไทด์ทีม่ ีเบสไทมีนเปน็ องคป์ ระกอบของ DNA และ RNA แก้ไขเป็น ตดั ค�ำ ท่ขี ดี เส้นใต้ออก 2. พจิ ารณาสูตรโครงสร้างของกรดไขมัน 2 ชนิดตอ่ ไปนี้ O H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 กรดไขมนั A CCCCCCCC HO C C C C C C C C C CH3 H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 กรดไขมนั B O HH H H2 H2 H2 H2 H2 H CC CCC CCCC C C C CH3 HO C C C C C H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 จงใส่เคร่ืองหมายถูก (√) หน้าข้อความที่ถูกต้อง ใส่เครื่องหมายผิด (×) หน้าข้อความท่ี ไมถ่ กู ตอ้ ง และขดี เสน้ ใตเ้ ฉพาะค�ำ หรอื สว่ นของขอ้ ความทไ่ี มถ่ กู ตอ้ ง และแกไ้ ขโดยตดั ออกหรอื เตมิ คำ�หรือข้อความทถ่ี ูกตอ้ งลงในช่องว่าง ....×..... 2.1 กรดไขมัน A มจี ำ�นวนอะตอมของไฮโดรเจนนอ้ ยกว่ากรดไขมัน B แก้ไขเป็น มากกว่า ....√..... 2.2 ในไขมันสัตว์มักจะพบกรดไขมนั A สูงกวา่ กรดไขมนั B ....√..... 2.3 โดยท่ัวไปนำ้�มันพืชมักจะมีกรดไขมัน B อยู่ปริมาณสูงเม่ือเทียบกับท่ีพบในไขมัน สัตวจ์ งึ ทำ�ให้นำ้�มันพืชมสี ถานะเป็นของเหลวท่ีอุณหภูมหิ อ้ ง ....×..... 2.4 สูตรโมเลกุลของกรดไขมัน A คือ C18H35COOH และสูตรโมเลกุลของกรดไขมัน B คอื C18H31COOH แกไ้ ขเป็น C17H35COOH, C17H31COOH สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี