บทนา ทอยากใหเสยเวลา (นด ๆ) อานกอนเรมเนอหา

เมอนอง ๆ ดองคประกอบตาง ๆ ในหนาปก อาจรสกวาพคนเขยนนาจะเพยนอยหนอย ๆ (ถง

หนกมาก) ซงพกไมแนใจวาตวเองเพยนหรอเปลา จงอยากขออธบายทมาทไปของทกสงทกอยางทกาลง

จะถกถายทอดออกมาในสมดโนตเลมนสกเลกนอย เผอวาผอานจะเขาใจความเพยนของผมมากขน

ผเขยน (หรอเรยกแทนตววา ผแปล จะเหมาะกวา) เรมเรยนชววทยาครงแรกในชวตดวยความ

สบสน กบคาศพทและเนอหาทมหาศาล และถอดใจในคาบตอ ๆ มาเนองจากจาไมได แตดวยความโชค

ดประการใดไมทราบ ทาใหไดมโอกาสสอบตดคายชววทยาโอลมปก และโชคดเปนลกโซ จงหลดลอด

ผานจากการคดออกจนไปถงจดสดทายของชววทยาโอลมปก คอไดเปนผแทนประเทศไทยไปแขงขน

ตางประเทศ (หรอเรยกวา IBO) เปนจานวน 2 ป ในระหวางนน อาจารยทโรงเรยนกไดมอบหมายให

ชวยสอนชววทยาใหกบรนนองทเตรยมตวไปแขงขนโอลมปกชววทยา และยงคงสอนอยจนกระทงจบ ม.

ปลายไปแลว ทงหมดน ไมไดมจดประสงคเพอโออวด แตตองการจะบอกวา พเรมจากศนย และเรมจาก

ทศนคตทเปนลบตอชววทยา แตสามารถไปถงจดทสงสดในเสนทางทเดนอยได ทงนไมใชเพราะความ

เกงหรอพรสวรรคสวนตน แตพคดวาสงทสาคญทสด คอ วธการมองวชาชววทยา ซงขอนเปนสงทพ

พยายามปลกฝงใหนองทกรนทสอน และสงทไดจากการสอนรนนองหลายรน กทาใหยงมนใจวา สงน

สาคญทสดในการเรยนชววทยาจรง ๆ

กอนอน อยากใหนอง ๆ ลม (แกลงลม) ไปเสยกอน วา “เรากาลงจะเรยนชววทยาไปเพอสอบ”

เพราะนนไมไดชวยใหจดจาอะไรไดมากขนเลย จบขอแรก

พมองวาชววทยาเปนวชาทคนเอาธรรมชาตมาเลาตอ ทกสงทกอยางมอยแลวในธรรมชาต แตก

พยายามจะเอามนมาตงชอ เลยเกดเปนคาศพทอะไรกไมรมากมาย แตเราในฐานะผเรยน ตองอยาหลง

ทาง หวใจหลกของชววทยา คอศกษาธรรมชาต ไมใชศกษาสงทมนษยขดเขยนใหธรรมชาต

ชววทยาทงหมดทเราเรยน สรปไดเพยงประโยคเดยว นนคอสงทชารล ดารวนไดคนพบเมอนาน

มาแลว คอ “ผทปรบตวไดเหมาะสมกบสงแวดลอมนน ๆ และใหลกหลานไดมากทสด ยอมอย

รอด” นนคอทฤษฎการคดเลอกโดยธรรมชาตนนเอง ดงนนการเรยนชววทยานน ขอใหนองพง

ความสนใจไปทการหาเหตผลของสงตาง ๆ วาทาไมมนถงเปนเชนน ทสงมชวตมอะไรแบบน แสดงวา

มนตองทาใหมนอยรอดในสงแวดลอมไดแน ๆ มนถงรอดมาไดถงปจจบน ไมถกธรรมชาตคดออกไป

เสยกอน มากกวาทจะพยายามจาคาศพทตาง ๆ (คาถามคอ Why? ไมใช What?)

ตวอยางเชน เมอเราเหนปลาทหนงตว แทนทเราจะถามวา ปลาตวนมนอยใน phylum หรอ

class อะไรนะ (อาจตองถามถงวา family อะไรนะ หากนองตองการไปสอบชววทยาโอลมปก) แตให

สงสยวา ทาไมปลาทมนตองมหลงสเขม และทองสออนละ (คาตอบคอ เมอผลามองลงมาจากดานบน

หลงสเขมจะพรางตวมนกบสนาทะเล แตถาผลาทมองจากดานลาง ทองสออนกจะพรางตวมนกบ

แสงแดดทสองลงมา) นเองททาใหปลาททรอดมาไดถงทกวนนจงเปนพวกททองสออนหลงสเขม (สวน

พวกสแบบอน ๆ ถกกนหมด คอโดนธรรมชาตคดออกนนเอง)

แตไมไดหมายความวานองจะเนนแตเขาใจธรรมชาตอยางเดยวโดยไมทองจาคาศพทใด ๆ เลย

เพราะถาทาเชนนน นองจะเปนนกชววทยาทด แตทาขอสอบไมได (กแหวไปนะครบ) อาว แลวทาไมพ

ยงเนนใหเสยเวลาหาเหตผลอะไรตาง ๆ นนอก พตองการจะบอกวา อยากใหนองเรมทการหาเหตผล

เสยกอน มนจะทาใหนองชอบเนอหามากขน และจาไดงายขนดวย (เวลานองจาอะไรทเปนเหตผลเกยว

โยงกน มนจะดงออกมางายกวาจาแตคา ๆ สะเปะสะปะไปหมดไมเกยวของกน) แลวหลงจากนน นองก

เตมพวกคาศพทตาง ๆ ลงไป เหมอนเปนการเตมรายละเอยดลงไปใหกบโครงสรางทนองมอยมนคงแลว

นนเอง

เขาใจความเพยนของพแลวใชไหมครบ วาทาไมพถงไมกลาพดวาตวเองเปนผแตงหนงสอ

ชววทยา แตผแตงนนคอธรรมชาต และการคดเลอกของธรรมชาต แตพเปนเพยงคนแปลหรอนามาเลา

ตอเทานน ในมมมองของพ ซงไมใชคนเกง แตไดคนพบวธเรยนชววทยาดวยมมมองใหมทบงเอญคนพบ

และเปนสงลาคามากทอยากถายทอดตอ และคอทมาทนาบท “ววฒนาการ” มาไวเปนบทแรก ๆ เพราะ

มนคอหวใจเลยทเดยว สวนประโยคคาคมทนามาลงหนาปกนน เปนประโยคทพชอบทสด มนคอมมมอง

ชววทยาทวานเอง

อยางไรกตาม อยายดโนตบคเลมนเปนสรณะแตเพยงเลมเดยว เพราะมนเปนแคโนตบค หาก

ตองการรายละเอยดเยอะ ๆ ครบๆ ทาขอสอบได แนะนาใหหาเลมอน ๆ ดวยครบ เพราะชทชดน พ

เขยนเพราะแตแรกตงใจไวสอนนองทจะเขาโอลมปกเทานน (โอลมปกเคาเนนสอบความเขาใจมากกวา

คาศพทเยอะ ๆ เหมอนขอสอบเขา) สดทายน ขอบคณทเสยเวลาอาน (เคยฝนอยากเปนนกเขยน

บทความเลยเขยนซะยาว) …ปฏญาณตนเปนชาวลทธดารวน ( Darwinism) แลวเรมอาน

เนอหาไดเลย!

นายธนา ทองศรคา

นกเรยนเกาสวนกหลาบวทยาลย รน 126

ผแทนชววทยาโอลมปก IBO ประเทศไทย ประจาป 2550, 2551

เนอหาในครงแรก

• บทนา

• กลองจลทรรศน

• ชวเคม

สารชวโมเลกล และเอนไซม และปฏกรยาเคมในสงมชวต

การหายใจระดบเซลล

การสงเคราะหดวยแสง

• เซลลพนฐาน

โครงสรางของเซลล

การแบงเซลล

การลาเลยงสารและ การตดตอระหวางเซลล

สารพนธกรรม

Biotechnology and Genomic

• Evolution (ววฒนาการ)

• อนกรมวธานและความหลากหลายของสงมชวต

• จลนทรย (อาณาจกร Monera, Protista, Fungi)

เนอหาในครงหลง

• อาณาจกรพช – โครงสรางของพช (เซลล เนอเยอ อวยวะ) – สรรวทยาของพชนอกเหนอจาก

การสงเคราะหดวยแสง (ลาเลยงนา, ลาเลยงอาหาร, ฮอรโมนพช, การตอบสนองตอสงเรา)

• อาณาจกรสตว – โครงสรางและสรรวทยาของสตว (เซลลและเนอเยอสตว, ระบบรางกายตาง ๆ,

พฤตกรรม, การสบพนธ การเจรญเตบโตและพฒนาการ)

• การถายทอดทางพนธกรรม

• นเวศวทยา และประชากร

หวขอ 1 : ชววทยาคออะไร

• รากศพท Biology = Bios + Logos (Bios = life, Logos = การศกษาอยางมเหตมผล)

• สรป ชววทยา คอวทยาศาสตรแขนงหนงทศกษาเกยวกบสงมชวต

• เนองจากสงมชวตบนโลกมความหลากหลายอยางมาก และเรองราวตาง ๆ ของสงมชวตเหลานนกมความหลากหลายมากเชนกน เพราะชววทยาพยายามทจะศกษาทก ๆ แงมมของสงมชวต ดงนนวชาชววทยา จงแตกยอยออกอกเปนหลายแขนง แตทสาคญและควรรจกไวกคอ

จดแบงเกณฑตาม ชนดของสงมชวตทศกษา แงมมของสงมชวตทศกษา

* ยงมอก 2 สาขาทมความสาคญ เปนชวยเสรมกบสาขาอน ๆ คอ Taxonomy และ Evolution *

หวขอ 2 : สงมชวต (Organism) คออะไร

เพอความกระจางในการแยกแยะสงมชวตและไมมชวต นกชววทยาไดกาหนดคณสมบตสาคญ 7 ประการทชขาดวา

สงทมคณสมบตครบถวน จะเรยกไดวาเปนสงมชวต

1) Reproduction (เปนลกษณะทสาคญทสดของสงมชวต) คอ กระบวนการของสงมชวตใด ๆ ในการเพมจานวนของสงมชวตทเหมอนตนเอง (เหมอนตนเองในทนไมไดหมายถงลกษณะทางพนธกรรมเหมอนทกประการ เชนมสงเตย สตาง ๆ กนไปได แตมโครงสรางทางพนธกรรมโดยรวม คอจานวนโครโมโซม รปรางโครโมโซมเหมอนกน) แบงเปน ♣ Asexual Reproduction ลกทไดเกดจากตวแมตวเดยว และมกเกดจากเซลลรางกาย (Somatic Cell)

ธรรมดามการแบงเซลลแบบ Mitosis ไดเซลลทมโครโมโซมเทาเดม และเหมอนเดม แลวจงคอย ๆ เตบโตเปนตวลกตวใหม ดงนน ตวลกทงหมดจะเหมอนตวแมทกประการ

♣ Sexual Reproduction ลกทไดตองมพอ และแม (ไมจาเปนนะวาตองเปนเพศผและเมยเทานน ในเชอราและสาหรายหลายชนดไมสามารถแยกไดวาใครเปนเพศอะไร เลยเรยกวาเพศ + และเพศ – เฉย ๆ) นนคอตองมการรวมตวกนของเซลลสบพนธ (Gamete) ของพอและแม เรยกกระบวนการดงกลาววาการปฏสนธ (Fertilization) ดงนน การสรางเซลลสบพนธจงตองลดจานวนโครโมโซมเหลอครงหนงกอน

Biology

Zoology

Botany

Microbiology

Physiology

Morphology

Anatomy

Genetic

Ecology

Cytology Paleontology

บทนา (Introducing Biology)

(แบงเซลลแบบ Meiosis) พอมารวมกน 2 อนเลยครบจานวนเทาเดม ดงนน ลกทไดจะมลกษณะของพอและแมปน ๆ กน กอใหเกดความหลากหลาย ขน

2) Order มการจดอนดบโครงสราง จากอะตอมจนเปนหนวยเลก ๆ ของสงมชวต ซงอาจมการรวมกน หลาย ๆ หนวยอกในสงมชวตสวนใหญ และนอกจากนน สงมชวตหลาย ๆ ตวกยงอาศยรวมกนอยางมความสมพนธกนอก จนรวมกนเปนโลกของสงมชวตขน (Biosphere)

สรป ลาดบขนการจดอนดบโครงสราง

อะตอม โมเลกล ออรแกเนลล เซลล เนอเยอ อวยวะ ระบบอวยวะ

สงมชวตแตละตว ประชากร ( Species เดยว) สงคมสงมชวต (หลาย Species) ระบบ

นเวศ (รวมสงแวดลอมทอาศยอยดวย) Biosphere (รวมทกระบบนเวศบนโลก)

ขอควรร เกยวกบ Reproduction

1) สงมชวตจะทสามารถสบพนธได แตมปญหาทสงมชวตบางพวกไดแก a. ไวรส (ทงตวมแคโปรตนหมสารพนธกรรมไว โดยอาจเปน DNA หรอ RNA อยางใดอยาง

หนง แลวแตชนดของไวรส) ปกตเปนแคอนภาคเพมจานวนตวเองไมได แตพอเขาไปอยใน Host แลวจะขโมยวตถดบของ Host มาชวยสรางสารพนธกรรมและโปรตน แลวเพมจานวนตวใหมไดมากมาย จงถอวาไวรสเปนสงมชวตดวย และเปนสงมชวตทเลกทสด (เลกกวาแบคทเรยแนนอนเพราะไวรสหลายชนด เปนปรสตในแบคทเรยได)

b. ไวรอยด (เปนแค RNA เลก ๆ ทดนเพมจานวนเองได) กอโรคกบพชเทานน กลไกการเพมจานวนกยงไมแนชด จงไมจดเปนสงมชวต

c. Prions (เปนแคโปรตนเทานน แตดนเพมจานวนได ตลกมาก !) กอใหเกดโรคววบา และโรคสมองเสอมหลายโรคในคน ไมจดเปนสงมชวต เพราะวธในการเพมจานวนไมเหมอนกบการเพมจานวนของ DNA หรอ RNA ในสงมชวต

2) อยางทรแลววาเซลลของสงมชวต ม 2 แบบถาแบงตามจานวนโครโมโซมทม (หมายถงในสตว และพชเปนหลกนะ เพราะในสงมชวตชนตาอน ๆ จะแตกตางออกไปเพราะมนจะสบพนธตางจากเรา) a. เซลลทมจานวนโครโมโซมครงหนงของปกต คอ Gamete เรยกแบบนวา Monoploid หรอ

Haploid เขยนรหสวา n b. เซลลรางกายปกต จะมจานวนโครโมโซม 2 เทาของเซลลสบพนธ เรยก Diploid รหส 2n c. พวกประหลาดบางชนด ดนมจานวนโครโมโซมในเซลลรางกายมากกวา 2 เทาของเซลลสบ

พนธ (คออาจเกดจากเซลลสบพนธทดนไมยอมลดจานวนโครโมโซมเหลอครงหนงมารวมกน) เรยก Polyploid ซงอาจเปน Triploid (3n) Tetraploid (4n)... เปนตน แตในสตวไมคอยจะรอดจนโต พบมากในพช เชนกลวยทเรากนทกชนดเลย

3) ทบอกวาการสบพนธสรางสงมชวตใหมทมโครงสรางทางพนธกรรม (จานวนและรปราง

โครโมโซม) เหมอนตวเดม ดงนนจงมขอเสนอใหจดสงมชวตแยกออกเปนแตละชนด ( Species)

ตามความสามารถในการสบพนธกนไดธรรมชาต (ผสมพนธในธรรมชาตหมายถงสามารถใหลกให

หลานได คอลกจะไมเปนหมน) ซงแสดงถงโครงสรางพนธกรรมทเหมอนกนนนเอง เรยก

Biological Species Concept

3) Evolutionary adaptation (การปรบตว) สงมชวตแตละชนดมการปรบตวเพอ อยรอดในสภาพแวดลอมของมน ทาใหเกดววฒนาการ จนมลกษณะเปนเอกลกษณแตกตางกนไปในแตละ Species ♣ แมจะอยในสภาพแวดลอมแบบเดยวกน สงมชวตแตละ Species กมวธการปรบตวทแตกตางกน ♣ สบเนองจากขอน ทาใหไดสมบตของสงมชวตทวา สงมชวตแตละชนดมเอกลกษณเฉพาะ ♣ Adaptation หมายถงการปรบตวทคอยเปนคอยไป สงเกตไดเมอเวลาผานไปหลายรน เพราะเกดการ

เปลยนแปลงในสารพนธกรรม ไมไดหมายถงการพรางตว หรอการปรบเปลยนบางอยางทเกดภายในชวงชวตเดยว เชน จงจกเปลยนส ปลาเปลยนชวงอณหภมทเหมาะสมกบการดารงชวตไดเมอเปลยนไปเลยงในนาเยน

4) การจดการพลงงาน “สงมชวตทกชนดตองการพลงงาน (เนนมาก) ” แตพลงงานถกเกบไวในสารอาหาร จงตองมกระบวนการจดการกบสารอาหารเพอใหไดพลงงาน และกตองมการสรางสารตาง ๆ เพมดวย เพอใชเกบสะสมพลงงานเอาไว หรอสรางสารเพอใชในเรองอน ๆ กระบวนการทางเคมตาง ๆ ทเกดขนในสงมชวตเหลานเรยกวา Metabolism ซงแบงออกเปน 2 แบบคอ ♣ Catabolism คอการสลายสาร (จากใหญไปเลก) จะไดพลงงานออกมา ♣ Anabolism คอการสรางสาร (จากเลกไปใหญ) ตองใชพลงงานจาก Catabolism (ในขณะทสารท

Catabolism เอาไปสลายกมาจาก Anabolism) ♣ ทง Catabolism และ Anabolism จะตองเกดควบคกนไป

5) Response to the environment สงมชวตยอมสามารถตอบสนองตอสงแวดลอมทเปลยนไป หรอทเรยกวา สงเรา (Stimulus) เชน แสง ความชน อณหภมของสงแวดลอม เหลานเปนสงเราภายนอก

6) การควบคมสภาพภายใน สงมชวตมการรกษาสมดลของรางกายหรอเรยกวา Homeostasis (ภาวะปกตของรางกาย) ทงอณหภมรางกาย ความเขมขนสารตาง ๆ ฯลฯ ใหคงท (ดงนนพวกนจดเปนสงเราภายใน) เพอให Metabolism ของรางกายดาเนนไปไดปกต

7) Growth and development สงมชวตมการเตบโต และการพฒนาการ รวมถงมอายขยจากด ทงหมดนถกควบคมโดยพนธกรรมของแตละชนด ซงการเปลยนแปลงของสงมชวตไปตามอายทเพมขนนนม 3 รปแบบดวยกน

7.1 Cell Multiplication การเพมจานวนเซลล (แบบ Mitosis) 7.2 Cell Elongation การขยายขนาดเซลล ในพชจะเกดจาก Vacuole ขยายขนาดขน ดนใหเซลลยด

ออก 7.3 Cell Differentiation การเปลยนแปลงไปทาหนาทเฉพาะอยางของเซลล ทาใหหลดพนจากวงจรการ

แบงเซลล คอแบงไมไดอกแลวเมอเปลยนรปรางไป ยกเวนเซลลบางชนด

Growth กบ Development ตางกนอยางไร?

การเตบโต คอการแบงเซลลและขยายขนาดเซลล สามารถวดไดงาย เหนไดชดจากขนาดหรอนาหนกแหง

ทเพมขน สวนการเจรญ (Development) รวมการ Differentiation ดวย จงสงเกตไดยากกวา

Stem cell คออะไร?

คอเซลลทยงไม Differentiate ไป ยงแบงเซลลและใหกาเนดเซลลอน ๆ ไดอย ในสตวทโตแลวจะม

stem cell เหลออยนอย เชนในไขกระดก (ใหกาเนดเมดเลอดชนดตาง ๆ ได) เปนตน แตในตวออนจะ

พบมาก สามารถนา Stem cell มาเลยงและใชประโยชนในทางการแพทยได

สรป

• ชนดของ Microscopes 1. Light Microscope (L.M.)

a) Single Light Microscope เลนสเดยว (สรางโดยคณ Leevenhook ,ปจจบนไมมแลว เพราะไมละเอยด มเลนสใกลตา = เลนสใกลวตถคอไมแยกกนเปน 2 ชนด เลยคลาย ๆ แวนขยายธรรมดา)

b) Compound Light Microscope เลนสประกอบ (สรางโดย Robert Hook และทาใหเขามองเหนชองเลก ๆ ของไมคอรกทตายแลว จงเปนทมาของคาวา Cell, เปนพนฐานของกลองทเราใชกนทวไป)

c) Dissection or Stereomicroscope กลองผาตด หรอกลองจลทรรศนแบบเสตอรโอ (ไฮโซมาก เหนภาพสามมตทไมกลบหวดวย เลยใชสองไปผาตดไปได แตจะขยายมากสดไดนอยกวากลองธรรมดา)

2. Electron Microscope (E.M.) a) Transmission E.M. (TEM) สองผาน (2 มต) สรางโดย Ernst Ruska b) Scanning E.M. (SEM) สองกราด (3 มต) สรางโดย M. Von Endenne

• การมองเหนดวยตาเปลาเหนสงทมขนาดไมเลกกวา 0.1 mm และแยกจดสองจดทอยหางกนไมนอยกวา 0.25 mm ออกจากกนได ถานอยกวานจะเหนเปนจดเดยว

• สายตามนษยมองเหนระดบ mm, L.M. ระดบ micrometer, E.M. ระดบ nm โดยประมาณ โดย TEM จะเหนละเอยดกวา SEM เพราะมนสองทะลทะลวง

ขนาดของวตถและการมองเหน

ลงรายละเอยด

1. Compound Light Microscope

• กลองจลทรรศนแบบเลนสประกอบ มเลนสวตถและเลนสตาอยางละ 1 ชด จงมองเหนในมมจากดแค 2 มต

• เหนภาพเสมอน หวกลบ กลบซายขวา มกาลงขยายไดประมาณ 2,000 เทา

• สวนประกอบตาง ๆ ของกลองจลทรรศนแบบเลนสประกอบ (ขามไปได)

กลองจลทรรศน (Microscope)

♣ สวนทไมเกยวกบการมองเหน (โครง) : ฐาน, Adjustment Knob หรอปมปรบภาพ (ม 2 วงซอนกน คอ Coarse และ Fine Adjustment Knob), แขนกลอง , ฐานและตวยดสไลด , ลากลอง , ทยดเลนสใกลวตถขนาดตาง ๆ (ตวทหมนได)

♣ สวนทเกยวกบการกาเนดแสง : แหลงกาเนดแสง (อาจเปนกระจกรบแสงธรรมชาตหรอมหลอดไฟตดมาเลยกได) , Condenser (เลนสรวมแสง) และ Iris Diaphragm, Objective Lens, Eyepiece Lens

• กาลงขยายรวม (M) = กาลงขยายของเลนสใกลตา (ME) x กาลงขยายของเลนสใกลวตถ (MO)

สวนประกอบของกลองจลทรรศนใชแสงแบบเลนสประกอบ ภาพทเหนจากกลองจลทรรศนแบบเลนสประกอบ

2. Stereomicroscope (ขอสอบไมคอยออก)

• มเลนสใกลวตถและเลนสใกลตาแยกอยางละ 2 ชด ทามมกนเลกนอย เพอใหแสงตกกระทบวตถจะแยกเขาในแตละชดเขาสตาแตละขาง จงเหนเปน 3 มต

• เหนภาพเสมอนขางเดยวกบวตถ จงใชผาตดได ขนาดขยายไมเกน 60 เทา

กลองเสตอรโอ ทางเดนของแสงผานกลองสเตอรโอ สวนหวแมลงเมอมองผานกลองสเตอรโอ

3. Electron Microscope (ขอสอบไมคอยออก)

• สาหรบกลองจลทรรศนนน ยงลาแสงมความถสงมาก (ความยาวคลน สน ๆ หรอพลงงานมาก) จะยงทาใหเหนภาพไดอยางคมชดและละเอยดมากขน แตแสงธรรมดามความยาวคลนเพยง 400-700 nm เทานน จงเปนทมาของกลองจลทรรศนชนดนทใชลาแสงอเลคตรอนแทน ซงมพลงงานสงมาก

• กาลงขยายประมาณ 1,000 เทาของ L.M. นนคอประมาณ 300,000 เทาของวตถขนไป

• ใชเลนสแมเหลก ในการรวมกระแสอเลคตรอนแทนเลนสแกวปกต และ ในกลองตองเปนสญญากาศ เพราะอเลคตรอนทาปฏกรยากบอากาศงายมาก

• ภาพทไดเปนภาพขาวดา แตบางครงอาจมสเนองจากสามารถตกแตงภาพไดใหดสวยงามเรยก colorize

• แบงเปน 2 ชนด 1. TEM (Transmission EM) ยงอเลคตรอนผานตวอยางบาง ๆ เหนภาพ 2 มต ขยายภาพไดมากกวา

1 ลานเทา เหนภาพโครงสรางไดอยางทะลทะลวง 2. SEM (Scanning EM) ใหอเลคตรอนตกกระทบตวอยางทเคลอบดวยสารโลหะหนกบาง ๆ เชนทอง

แลวเกดการสะทอนไปยงจอรบภาพ ทาใหเหนพนผวเปน 3 มตโดยไมเหนภายในอยางทะลทะลวงเหมอน TEM และยงคมชดนอยกวา (ตองมขดลวดกระจายลาอเลคตรอนใหเกดการสองกราดเพมจากเลนสแมเหลกปกตดวย)

SEM TEM TEM SEM

Introduction

• สงมชวตประกอบไปดวยสารอนทรย (Organic Matter) และสารอนนทรย (Inorganic Matter) หลายชนด

• สารอนทรย คอสารทประกอบดวยไปดวยธาต C H และมกม O N S P หรอธาตอน ๆ ประกอบดวย เนองจากสารอนทรยมพนฐานคอโมเลกลของ Hydrocarbon นนเอง และอาจมหมฟงกชนตาง ๆ มาเกาะเพมเตม

• สารอนนทรยทสาคญกบสงมชวตไดแก นา และแรธาตตาง ๆ (ซงความสาคญของแรธาตในพชและสตวกตางกน) โดยแรธาตเหลานมกอยในรปไอออนบวกหรอลบ

• สารอนทรยในสงมชวตมมากหมายหลายขนาด แตปกตแลว มกจะอยในรปทมขนาดใหญ (เรยก Polymer) ซงเกดจากสารอนทรยโมเลกลเลก ๆ ทเปนหนวยยอย มาตอ ๆ กน (เรยก Monomer) เชน Monosaccharide หลายอนตอกนเปน Polysaccharide (แต Monomer ไมจาเปนตองเหมอนกนหมดทกตวกได เชนกรณกรดอะมโน ม 20 ชนดกมาตอกนเปน Polymer ไดเชนกน) 1) กระบวนการเกด Polymer คอ Monosaccharide ซงจะมหม OH ทดานหนง และ H อกดานหนง 2 ตว

มาเจอกน ตวหนงจะสละหม OH อกตวจะสละ H ไดเปนนาออกมา แลว 2 ตวนนกเชอมกนดวยพนธะโควาเลนต ตอกนไปเรอย ๆ ไดนาเพมมาอก เรยกกระบวนการ Dehydration (Condensation Polymerization)

2) ถาจะแตก Polymer ออกเปน Monomer กยอนกลบโดยใส H2O เขาไป เรยก Hydrolysis

สารชวโมเลกล เอนไซม และ Metabolism

Note

การรบแรธาตของพชและสตวมความแตกตางกนหลายประการ สาเหตเพราะการรบอาหารของพชและสตว

ตางกน โดยพชสรางอาหารไดเอง สวนสตวตองรบอาหารโดยกนเขาไป (จะลงรายละเอยดในเรองการ

สงเคราะหดวยแสง) ความเหมอนและความแตกตางมดงน

1) รปทแรธาตสามารถทางานได เปนรปทเปนไอออนเชนกน เชน K+ Na

+ Cl

- NO3

- เพราะตอง

ละลายอยในนา 2) สตว จะไดแรธาตจากอาหารทกนเขาไป แตพชซงไมกนอาหาร จะดดแรธาตโดยราก เขาสทอ

ลาเลยงนา พรอมกบนา การดดแรธาตมกใชพลงงาน เพราะตองการเกบแรธาตจากดนใหไดมากทสด ในพชจงมกดดแรธาตในรปทเปนไอออนจากดนมาเลย ไมตองนาไปเปลยนแปลงอก

3) บทบาทของแรธาต a. แรธาตเหลาน อาจไปทาหนาทในกระบวนการตาง ๆ เชน Ca

2+ ชวยในการแขงตวของเลอด

(สตว) , Mn และ Cl- ทาใหเกด Photolysis (พช)

b. นาไปสรางสารอนทรยอน ๆ เชน การสรางกรดอะมโนโดยใช N จาก NH4+, NO3

- (ในพช)

และจากอาหาร (ในสตว), Mg2+ เปนองคประกอบของคลอโรฟลล, Fe เปนองคประกอบของ

Cytochrome และ Hemoglobin เปนตน c. อาจไปเปนตวชวยในเอนไซมหรอสารบางชนด (จะพดถงในเรองเอนไซม) d. เกอบทกชนดสามารถชวยรกษาระดบความเขมขนของเลอดได (ในกรณของสตว)

นา

• นาเปนสารเคมทมมากทสด ในสงมชวต (แตถาเปน สารอนทรยทมากทสด คอโปรตน เพราะเปนโครงสรางของเซลล)

• ปจจยททาใหนาเหมาะสมกบการดารงอยของสงมชวต ไดแก 1. นามสมบตเปนของเหลวทอณหภมหอง ทาใหนาเปนของไหลทเปลยนรปรางได เหมาะในการลาเลยงไปยง

สวนตาง ๆ นอกจากน เมอนาแขงตวเปนนาแขง จะมปรมาตรมากกวานา จงมความหนาแนนนอยกวานา และปกคลมอยดานบน ทาใหดานลางยงคงเปนนาทอณหภมลดลงไมถง 0

oC สงมชวตจงสามารถดารงชวต

ไดอย 2. นาเปนโมเลกลโควาเลนตทมขว จงเปนตวทาละลายทด โดยเฉพาะกบสารโควาเลนตทมขวดวยกน และสาร

ไอออนกหลายชนด (ซงกมกเปนสารไอออนกทแตกตวใหเกลอแรทจาเปนในสงมชวต เชน Na+ Cl

- Mg

2+)

♣ สารทละลายในนาได เรยก Hydrophilic (Phil = love) สารทละลายในนาไมไดเรยก Hydrophobic ♣ สารบางชนดมบางสวนขอบนา และบางสวนไมชอบนา เชน แอลกอฮอลโมเลกลใหญ สวนทเปน - OH

จะชอบนา เพราะสราง Hydrogen Bond กบนาได แตสวนทเปนสาย Hydrocarbon จะไมชอบนา 3. นามแรงยดเหนยวระหวางโมเลกลเปน Hydrogen Bond (นา 1 โมเลกลจะยดกบนา 4 โมเลกลรอบขาง)

ทาใหนามแรงตงผว และมแรงยดเหนยว ทเรยก Cohesion (แรงยดระหวางโมเลกลของนา ทาใหนาตอเนองกนเปนสายได เวลาเราดดนาขนมา) นอกจากนนายงสามารถมแรงยดเกาะกบโมเลกลอน ๆ ได เชนผนงภาชนะทบรรจมนอย เรยกแรง Adhesion แรงทงสองนเปนผลดในการลาเลยงนาผานทอเลก ๆ เชน Xylem ในพช

4. นามคาความจความรอนจาเพาะสง (พลงงานความรอนททาใหนาทหนก 1 หนวยมอณหภมเพม 1 องศา) ทาใหนาเปนตวปองกนการเปลยนแปลงอณหภม เหมาะในการใชควบคมอณหภมของรางกาย

5. นามคาความรอนแฝงของการกลายเปนไอสง การระเหยของนาจงชวยลดอณหภมรางกายได เชน การเสยเหงอ/การอาบนาของสตว และการคายนาของพช

6. นาสามารแตกตวให H3O+ และ OH

- จงสามารถใหสารละลายทเปนกรดหรอเบสกได

Do you know?

• การคายนาของพชมวตถประสงคหลกคอเพอใหเกดการลาเลยงนาและแรธาตจากรางขนสดานบน โดยอาศยสมบตการตอกนเปนสายของนา (Cohesion-Adhesion) แตผลพลอยไดคอระบายความรอนดวย

• แตหากถามวา การเปดปากใบ ทาเพออะไร ตองตอบวา จดประสงคหลกคอ เพอการแลกเปลยนแกส คอนา CO2 เขาส Mesophyll ของใบ และเอา O2 ออกสภายนอก แตไอนาซงอดแนนในใบดนทะลกออกไปดวย จงเกดการคายนาเปนผลพลอยได

แรธาต สรปแรธาตตาง ๆ ทจาเปนในสตวและพช (จาไปนด ๆ กด วธจาคอจาเปนค ๆ ทหนาทคลาย ๆ กน ดตามลกศร) แรธาต ความสาคญในสตว ความสาคญในพช Phosphorus (P) - เปนองคประกอบของหมฟอสเฟต

- เปนองคประกอบของ ATP, กรดนวคลอก, ฟอสโฟลพด, NADP - เปนองคประกอบของกระดกและฟน

- เปนองคประกอบของหมฟอสเฟต - เปนองคประกอบของ ATP, กรดนวคลอก, ฟอสโฟลพด, NADP

Calcium (Ca) - องคประกอบของกระดกและฟน - ใชในการสงกระแสประสาทผาน Synapse จาก neuron ส neuron หรอจาก neuron สเซลลกลามเนอใหหดตว - ชวยใหเลอดแขงตว - ตองนกถงฮอรโมน Calcitonin (ลด Ca) และParathormone : PTH (เพม Ca)

- เปนองคประกอบของชน Middle Lamella (ตองเคยไดยนคาวาแคลเซยมเพคเตตแน ๆ คอตวนแหละ)

Magnesium (Mg) - ชวยเหลอ enzyme (เปน cofactor) - องคประกอบของคลอโรฟลล

Nitrogen (N) - เปนองคประกอบของกรดอะมโน กรดนวคลอก

- เหมอนในสตว แตเปนองคประกอบของคลอโรฟลลเพมดวย ถาขาดใบจะเหลอง

เหลก (Fe) - องคประกอบของ Hemoglobin (เลอด) - เปนองคประกอบของตวขนสง e

- ในการ

หายใจทชอ Cytochrome

- เปนองคประกอบของตวขนสง e- ใน

การหายใจและสงเคราะหดวยแสง คอ Cytochrome และ Ferridoxin

ทองแดง (Cu) - องคประกอบของ Hemocyanin - องคประกอบของตวขนสง e

- บางตว

- องคประกอบของโปรตน Plastocyanin ในการสงเคราะหดวยแสง

Sodium (Na) - เกยวกบการเกดกระแสประสาท (สาคญ) - รกษาความเขมขนของเลอด (เปนตวหลก) - ตองนกถงฮอรโมน Aldosterone (เพม)

ไมคอยมบทบาท

Potassium (K) - เกยวกบการเกดกระแสประสาทคกบ Na - รกษาสมดลนา (ความเขมขนเลอด)

- เปนตวการทาใหเซลลคมเตง (ปากใบเปด)

ไอโอดน (I) - เปนองคประกอบของฮอรโมน Thyroxin - ถาขาดจะเปนโรคเออ (เดก) หรอคอพอก

ไมคอยมบทบาท

กามะถน (S) - องคประกอบของกรดอะมโนบางชนด ตวท ดง ๆ คอ Cysteine เมอมารวมกนเปนสายโปรตน จะเกดพนธะโควาเลนตทแขงแรงมากระหวาง S 2 ตว เรยก Disulfide Bond - พบกรดอะมโนนใน Keratin (เลบ ผม ขน เขาสตว จงทาใหคงรปด)

- องคประกอบของกรดอะมโนบางชนด ตวท ดง ๆ คอ Cysteine

หมฟงกชน : ตองรจกกอนจะรจกสารชวโมเลกล

• หมฟงกชน คอกลมของอะตอมทมาเกาะกบโครง Hydrocarbon (เขยนแทนดวย R) ของสารอนทรย โดยจะเปนตวกาหนดสมบต ตาง ๆ ของสารอนทรยนน เชน สมบตการละลายนา เปนตน และยงเปนสวนทจะเขาทาปฏกรยาเคมเวลามสารอนทรย 2 ตวทาปฏกรยากน เขน Dehydration ทไดพดถงไปแลว

• มหมฟงกชนอย 2 ตวทสามารถแตกตวเปนไอออนไดดวย ไดแกหมอะมโน -NH2 จะรบโปรตอนเปน -NH3+ จง

เปนเบส และหมคารบอกซล -COOH แตกตวใหโปรตอนกลายเปน -COO- จงเปนกรด สวนหมฟอสเฟตแตกตว

เปนปกตอยแลว

• ตารางสรปชนดของหมฟงกชน (เขยนเพอใหโอกาสทบทวนเคมไปดวย บางเรองเชนสมบต ในชวะจะไมเนนเลย และการเรยกชอหมฟงกชนจะไมเครงครดเทาในทางเคม)

Functional

Group โครงสราง สมบต Examples

Carboxyl Group

ถา H หายไป คอมการแตกตว

- แตกตวได และเปนกรด

- สรางพนธะไฮโดรเจนได 2

พนธะ จงมจดเดอดสงกวา

แอลกอฮอล แตยงตากวาเอ

ไมด จงถอเปนอนดบ 2

กรดอนทรย เชน กรดอะซ

ตก กรดมาลก กรดออก

ซาโลอะซตก (OAA) กรด

ไพรวก รวมทงกรดอะมโน

ดวย

Hydroxyl Group - เปนกลาง ม 1 H-bond

(แตฟนอลเปนกรด)

แอลกอฮอล เชน เอ

ทานอล (CH3CH2OH)

Carbonyl Group

Aldehyde

(คารบอกซาลดไฮด)

- ไมม H - bond แตยงมขว

เกดแรงระหวางขวเปนแรง

ยดเหนยวระหวางโมเลกล

- มจดเดอดตากวา

แอลกอฮอล

- เปนกลาง ไมแตกตว

นาตาลพวกอลโดส เชน

กลเซอรลดไฮด ไรโบส ด-

ออกซไรโบส กลโคส กา-

แลคโตส

Ketone นาตาลพวกคโตส เชน

ไดไฮดรอกซอะซโตน ไรบ-

โลส ฟรกโตส

Phosphate Group

- แตกตวไดประจ - (เปน

กรด)

- ถามฟอสเฟตใกลกนหลาย

ตว มนจะพยายามผลกกน

- ATP-ADP-AMP, NADP

- นวคลโอไทด กรด

นวคลอก (DNA, RNA)

- สารพลงงานสงตาง ๆ

เชน PGA, PGAL

Amino Group

ถาม H เพมมา 1 ตวคอแตก

ตว

- แตกตว มสมบตเปนเบส

- ม H bond จงมจดเดอดตา

กวาแอลกอฮอล แตสงกวา

อเทอร แอลดไฮด และคโตน

กรดอะมโน (มทงหมทเปน

กรดคอคารบอกซลและหม

ทเปนเบสคออะมโน จง

เปนไดทงกรด เบส กลาง)

C R

O

O H

R O H

C R

O

H

C R

O

R'

P R

O

O

O-

O-

N R

H

H

สารชวโมเลกล 1: Carbohydrate

• ความหมายตามตวคอ “คารบอนทอมตวดวยนา ” เพราะในหนวยพนฐานแตละหนวยทเรยกวา Monosaccharide นน ม H : O เปน 2 ตอ 1 เหมอนนาลอมรอบโครง C

• ภาษาละตนของคาวาคารโบไฮเดรตคอคาวา Glycan

• มหมฟงกชนทสาคญคอ คารบอนล (อาจเปนอลดไฮดหรอคโตนกได แลวแตชนด) และไฮดรอกซ

• คารโบไฮเดรต แบงได 3 พวก ตามขนาด (จานวนหนวยยอย) ไดแก ♣ Monosaccharide (Saccharide = นาตาล) เปนหนวยยอยของอก 2 ชนด ♣ Oligosaccharide เกดจาก Monosaccharide เปน Monomer มาตอกนไมเกน 10 ตว ♣ Polysaccharide เกดจาก Monosaccharide เปน Monomer มาตอกนเปนสายยาวมาก

1.1 Monosaccharide หรอนาตาลโมเลกลเดยว จดเปนพนฐานของคารโบไฮเดรตอน ๆ ทงหมด

• มสตรทวไปเปน (CH2O)n โดย n มกเทากบ 3-7 (ทพบมากคอ 6) หมายความวานอกจาก H เปน 2 เทาของ O แลว จานวน C มกเทากบ O ยกเวนตวเดยว คอ ดออกซไรโบส ทมสตรเปน C5H10O4 (ม O หายไป 1 ตว ถงไดเรยกวา Deoxy-) โดยดออกซไรโบสจะคกบไรโบสซงเปน C5H10O5 (ม O ครบ)

• เปนผลกสขาว มรสหวาน ละลายนาได เนองจาก มหม -OH ซงเกดพนธะไฮโดรเจนกบนาได ประกอบกบโมเลกลมขนาดเลก (นาเขาไปหอมลอมไดมาก)

• แบงตามชนดหมฟงกชนคารบอนลทเปนองคประกอบ ซงแบงเปน 2 พวกยอย คอ ♣ มหม Aldehyde เรยก นาคาล Aldose (-ose คอพวกนาตาล) ♣ มหม Ketone เรยก นาตาล Ketose

• แตทง Aldose และ Ketose ถาม C เทากน จะเปน Isomer กน

• แบงตามจานวน C ในแกน Hydrocarbon เรยก Triose (C3H6O3), Tatraose (C4H8O4), Pentose (C5H10O4-5), Hexose (C6H12O6), Heptose (C7H14O7)

• แตอาจเรยกรวมกนได เชน Aldotriose (เปน Aldose ทม C 3 ตว) , Ketopentose (ม C 5 ตวและเปน Ketose) เปนตน

• Monosaccharide มโครงสรางได 2 แบบ อาจเปนแบบเสนตรง (Linear form) แตเมอละลายนา จะอยในรปวง (Ring form) ซง รปรางของวงจะตางกนระหวางพวก Aldose และ Ketose เชน ในกรณของ Hexose พวกทเปน Aldohexose เชน Glucose Galactose ซงม C 6 ตว พอเปนวงจะม 6 เหลยม ใน 6 เหลยมน ม 1 เหลยมเปน O และอก 5 เหลยมเปน C จงม C หนงตวยนแขนออกมานอกวง สวน Ketohexose จะมวงเปน 5เหลยม โดย 1 เหลยมเปน O ทาใหม C 2 ตวยนแขนออกมานอกวง

• การนบจานวน C ในนาตาล ในกรณของ Aldose นบโดยเรมตวท 1 คอ ตวทอยในหมอลดไฮด และในกรณของ Ketose นบใหไดตวท 2 คอตวทอยในหมคโตน (โดยหมคโตนจะอยตาแหนง 2 เสมอไมวาจะม C กตว)

ภาพการเกด Ring Form ของกลโคส

(ลองสงเกตวธการนบตาแหนง C ด)

แสดงนาตาลทมจานวน C ตาง ๆ กน

ในรปคโตสและอลโดส โครงสราง

ตางกน แตเปน Isomer กน

(สงเกตวาในคโตส หมคโตนจะอยท C

ตาแหนงท 2 เสมอ)

นาตาลโมเลกลเดยวทควรรจก

Pentose

Aldose

Ribose

พบใน RNA, ATP-ADP-AMP, NAD, FAD, NADP

Deoxyribose

- เปนตวเดยวทสตรโมเลกลไมตรงตามสตรทวไป เพราะขาด

O ไป 1 ตว

- พบใน DNA

Ketose

Ribulose

ถามหมฟอสเฟตมาเกาะ 2 ตวหวทาย กเรยก Ribulose

1-5 Bisphosphate (RuBP) นาจะคน ๆ จากเรอง

สงเคราะหดวยแสง

Hexose

(มกไมพบเปน

อสระแตจะรวมกน

เปน

Oligosaccharise)

Aldose

Glucose

เปน Monomer ทพบมากสดในคารโบไฮเดรตอน ๆ (พบ

มากสดในธรรมชาต) เปนแหลงพลงงานทสาคญ

Galactose

ไมคอยพบเดยว ๆ แตจะจบกบกลโคสเปนแลกโตสในนม

Ketose Fructose พบมากในนาผง นาอสจ และนาผลไมตาง ๆ จะจบกบ

กลโคส อยในรปซโครส

• สาคญ Monosaccharise ทกตวสามารถทดสอบไดโดยตมกบสารละลายเบเนดกต (สฟา) ใหผลเปนสแดงได เนองจากไป Reduce Cu

2+ (ในเบเนดกม CuSO4) กลายเปน Cu

+ เกด Cu2O เปนตะกอนแดงอฐโดยอาศย

ความรอนเรงปฏกรยา จงเรยกนาตาลพวกนวา Reducing Sugar 1.2 Oligosaccharide (Oligo = หลาย แตยงไมถงกบมากเทา Poly)

• ประกอบดวย monosaccharide ไมมากนกมากตอกนดวยพนธะ โควาเลนตชอ Glycosidic ซงใชกระบวนการ Dehydration ไดนาออกมา (ดงนนการคานวณหาสตรโครงสรางตองหกนาออกไปดวย เชน C6H12O6 3 ตว มาตอกน นนคอเกด 2 พนธะ ดงนาออกมา 2 ตว ใน Oligosaccharide จงม C = (3x6) ตว ม H = (3x12)-(2x2) ตว และม O = (3x6) - (1x2) ตว)

• Glycosidic bond แบงเปนแบบ α และ β ซงตางกนเลกนอยคอ ถาเปน β การเรยงตวนาตาล โมเลกลเดยว

2 ตวทอยตดกน จะมอนหนงหวตง อกอนหวทมลง แตแบบ α จะหวชขนหมด (ถาเปนกลโคสกบกลโคสจะ

เปนแบบ α หรอ β กไดแตถาเปนกลโคสกบกาแลกโตสจะเปนแบบ β เทานน)

• นอกจากน การระบ glycosidic bond ยงระบทตาแหนง C ตวทเทาไรในแตละหนวยอกดวย เชน α 1-4 Glycosidic Bond คอเกดจาก C ตาแหนงท 1 กบ C ตาแหนงท 4 ของอกตวหนงนนเอง)

• Oligosaccharise กยงเลกอย จงเปนผลก ละลายนาได มรสหวาน เรยกนาตาลเหมอนกบ Monosaccharide

• เรยกชอ Oligosaccharide ตามจานวน monosaccharide ทมาตอกน เชน Disaccharide, Trisaccharide, ... (อยาสบสนระหวาง Triose กบ Trisaccharide นะ คนละตวกนเลย) ทควรรจก คอ Disaccaride 3 ชนด ไดแก

ชอนาตาล หนวยยอย พนธะ รายละเอยด

Sucrose

กลโคส + ฟรกโตส α 1-2 Glycosidic Bond

(ไมตองจากได)

- หวานทสดในธรรมชาต

- เปน non-reducing sugar คอไมให

สแดงกบการทดสอบเบเนดกต

- พบมากในนาตาลทราย และในพช

Maltose กลโคส + กลโคส α 1-4 Glycosidic Bond

(จาไวหนอย)

- พบในขาวมอลต จงเรยกมอลโตส

- เปน Reducing Sugar

Lactose กลโคส + กาแลกโตส β 1-4 Glycosidic Bond

(จาไวหนอย)

- พบในนานม

- เปน Reducing Sugar

1.3 Polysaccharide (Poly = เยอะแยะ)

• เปน Polymer ของ Monosaccharide เชนเดยวกนแตยาวมากกวา 10 อาจมถง 1000 Monomer

• Monomer อาจจะเปน monosaccharide ชนดเดยวกนทงหมด หรอตางชนดกนมาตอกนกได

แปง = อะไมโลส + อะไมโลเพคตน (ทดสอบไดดวยสารละลายไอโอดน จากสนาตาลเปลยนเปนสนาเงน

เขม)

- Amylose เปน Polysaccharise ของกลโคสมากมาย มาตอกนดวย α 1-4 Glycosidic Bond เปนสายยาวไมมการแตกแขนง ละลายนาไดนอยมาก เพราะโมเลกลใหญ นาไปเกาะไดไมทวถง

- Amylopectin เปน Polysaccharise ของกลโคสมากมาย มาตอกนดวย α 1-4 Glycosidic

Bond เปนสายยาวมการแตกแขนง โดยบรเวณแขนงเปน α 1-6 Glycosidic Bond (ไมตองจา) ละลายนาไดแยเหมอนกน

- เปนอาหารสะสมของพช เปนรปทเกบสะสม (แตเวลาพชลาเลยงอาหาร จะลาเลยงในรปซโครส)

ไกลโคเจน (ทดสอบดวยสารละลายไอโอดนใหสแดง)

เปน Polysaccharise ของกลโคสมากมาย มาตอกนดวย α 1-4 Glycosidic Bond เปนสายยาว

มการแตกแขนงมากกวา Amylopectin ละลายนาไดแย แตดกวาแปงเพราะแขนงเยอะกวา เปนแหลง

คารโบไฮเดรตของสตว เกบไวทตบและกลามเนอ ควบคมการสลายมาใชโดยฮอรโมนอนซลน (เพมการสราง

Glycogen) และกลคากอน (เพมการใช Glycogen)

เซลลโลส (องคประกอบของผนงเซลลพช)

เปน Polysaccharise ของกลโคสมากมาย เปนสายยาวไมมการแตกแขนง ประกอบดวยพนธะ β

1-4 Glycosidic Bond จงทาใหกลโคสเรยงกลบหวไปมาสลบกน พอมารวมกนหลายเสน จงแขงแรงเพราะ

เกด H-Bond ระหวางกนไดพอด เรยก Cellulose Microfibril ละลายนาไดแย แตดดซบนาไดมาก (นกถง

สาล)

แปง ไกลโคเจน เซลลโลส

สารชวโมเลกล 2: Protein

• สารทเปนโปรตนมกจะลงทายดวย -in เชน Insulin, Hemoglobin, Fibroin, Conexin, Flagellin

• ประกอบดวยธาต C H O N บางชนดอาจม S (หมฟงกชน -SH เรยกซลฟไฮดรล)

• โปรตน เปน Polymer ของ monomer ทเรยกวา กรดอะมโน โดยกรณน เปน Polymer ท Monomer ตางกน

• Amino Acid (เนองจากเปนกรดอนทรย) ประกอบดวยหมฟงกชน 2 ตว ไดแก หมคารบอกซล และ หมอะมโน และยงม H หนงตวทปลายขางหนง และปลายทเหลอของ C แกนกลาง คอหม R ซงจะแตกตางกนไปในกรดอะมโนแตละชนด

หมอะมโน หมคารบอกซล

• หม carboxyl อาจอยในรปประจลบได คอ COO- สวนหม Amino สามารถอยในรปประจบวกได คอ NH3

+

ดงนนกรดอะมโนจงเปนพวก Bipolar

• หม R เปนตวทาใหกรดอะมโนมความแตกตางกน กรดอะมโนบางชนดละลายนาได บางชนดละลายไมได บางชนดเปนกรด บางชนดเปนเบส

• กรดอะมโน 2 ตวสามารถเกดกระบวนการ Dehydration เกดพนธะโควาเลนตระหวาง monomer ทชอ Peptide Bond (ดงนนการหาวาสารเปนโปรตนคอหาพนธะเปปไทดใหเจอ และถานบไดวามกพนธะกจะรวามกรดอะมโนเปนองคประกอบกตว) การด Peptide Bond งาย ๆ คอ หา C=O และหา N-H ทอยตด ๆ กน

• กรดอะมโนแบงเปนกรดอะมโนทจาเปนและไมจาเปน ♣ กรดอะมโนทจาเปน (Essential Amino Acid) หมายถง รางกายตองการใช แตสรางเองไมได มจานวน 8

ตว แตในเดกเพมมา 2 ตวคอ Arginine และ Histidine ♣ กรดอะมโนทไมจาเปน (Unesential Amino AcidXคอ รางกายสามารถสงเคราะหไดอยแลว

• กรดอะมโนทงายทสดคอ Glycine (R คอ H) อนดบตอมาคอ Alanine (R คอ CH3)

• กรดอะมโน 2, 3 ตวมาตอกนเรยก Dipeptide, Tripeptide ตามลาดบ ถามมาก ๆ อาจเรยก Polypeptide กได โดยโปรตน คอ Polypeptide ทมกรดอะมโนมากพอควร ประมาณ 40-50 ตว

• โปรตนมโครงสรางหลายแบบ แบงตามความซบซอนได 4 แบบ

C

R

O

O H N

H

H C

H

จากภาพมพนธะเปปไทด

4 พนธะ (ลกศร) และ

เหนกรดอะมโน 4 ตว

(ในสเหลยม)

เกลยวแอลฟา แผนพบเบตา

Primary Structure (โครงสรางปฐมภม)

เปนแคกรดอะมโนหลาย ๆ ตวมาตอกนเปนลาดบตาง ๆ เชนถาสราง Tripeptide จากกรดอะมโน

20 ชนด ใชหลกการจดเรยง จะมไดทงหมด 20x20x20 = 8000 แบบ

Secondary Structure (โครงสรางทตยภม)

สาย Polypeptide เกดพนธะไฮโดรเจนภายในสายหรอระหวางสายทตดกน เกดรปราง 3 มต ม 2

แบบคอขดเปนเกลยว (เกดพนธะในสายเดยว) เรยก α-Helix หรอ พบจบเปน β-Sheet (เกดพนธะ

ระหวางสายตดกน)

Tertiary Structure (โครงสรางตตยภม)

มโครงสรางทตยภมหลาย ๆ สวนในสายยาว ๆ สายเดยวกน จงเกดการขดตวงอสายไปมาอก จน

เปนกอน พบรปแบบนมากเพราะทาใหเกดรปรางทเหมาะกบการทางาน

Quaternary Structure (โครงสรางจตรภม) รปฮโมโกลบน

เกดจากโครงสรางตตยภมหลาย ๆ กอนมาอยรวมกนเพอทางานไดดขน เชน

ฮโมโกลบน ประกอบไปดวยโครงสรางตตยภมทเรยกวา Globin 4 กอน โดยในแตละกอนม

เหลกเปนองคประกอบตรงกลาง ซงตรงนแหละทจะจบกบ O2 (เหลกจบ O2 ไดสแดง)

ปฐมภม ทตยภม ตตยภม จตรภม

• หรออาจแบงเปน Fibrous Protein (ไมละลายนา จงมกเปนโครงสราง) และ Globular Protein (ละลายนา เอนไซม และอน ๆ จงเปนพวกน) กไดถาดตามรปทรงวายาวหรอเปนกอน

• Denature คอการเสยสภาพ 3 มตของโปรตน อาจมาจากความรอน pH แรงเขยาสง ๆ หรอสารบางชนด โดยอาจเสยแลวเสยเลย เชนไขขาวมโปรตน Albumin ใส ๆ พอรบความรอนกสกเปนสขาว (ใขดาว) และกลบสภาพเดมไมไดแลว แตหากกลบสภาพเดมไดจะเรยก Renature

• โปรตน ถาแบงประเภทออกตามการใชงานจะแบงไดเปนชนดตาง ๆ ไดดงน 1. Structural Protein เชน Keratin (Fibrous Protein ในเลบ ผม ขน เขาสตว และดานนอกของผวหนง

ใชกนนาไดดเพราะไมละลายนา) , Collagen (เปน Fibrous Protein หนา ๆ ในเนอเยอเกยวพน กระดก กระดกออน)

2. Membrane Protein เชนพวก Integral Protein (ทะลผานเยอเซลล), Peripheral Protein (เกาะอยทผวเยอ) ตาง ๆ อาจทาหนาทเปนชองใหสารผาน หรอเปนตวรบสญญาณจากนอกเซลลกได)

3. Transport Protein เขน Hemoglobin ในเลอด 4. Storage Protein เชน Albumin ในใขขาว 5. Enzyme (เอนไซมทกชนดเปนโปรตน ยกเวนใหมลาสด Ribozyme เปน enzyme ทเปน RNA) 6. Hormone บางชนด เชน Insulin, Glucagon, Calcitonin, Growth Hormone 7. Immune Protein เชน Antibody (ชอหร ๆ คอ Immunoglobulin: Ig) 8. Contractile Protein เชน Tubulin Actin เปนตน 9. Toxin (พษ)

• ตวอยางโปรตนทควรรจก ไดแก Keratin, Fibroin (เปน Fibrous โปรตนทประกอบดวย β-Sheet จงขาดงาย พบในไหม), Hemoglobin, Immunoglobulin (Antibody), Enzyme ตาง ๆ เชน Insulin เปนตน

• เนองจากมกรดอะมโนแคประมาณ 20 ตว แตโปรตนมหลายชนดมาก สาเหตททาใหโปรตนแตละชนดตางกนคอ 1) ชนดของกรดอะมโนทเปนองคประกอบ 2) จานวนกรดอะมโน 3) การเรยงลาดบของกรดอะมโน

สารชวโมเลกล 3: Lipid

• ประกอบดวยธาต C H O (ในลพดชนดพเศษ อาจม P อยดวยกได) แตตางจากคารโบไฮเดรต คอ H : O ไมเทากบ 2 : 1 โดย H มกจะมากกวา O มาก ๆ (เพราะ O มอยแคบรเวณกลเซอรอล และตอนปลายของกรดไขมน แต H มอยตลอดสาย Hydrocarbon ของกรดไขมน)

• จากธาตทประกอบ ชใหเหนวา มขวนอยมาก (มแต C และ H มาก) ทาใหไมละลายนา แตจะละลายในตวทาละลายอนทรยทไมมขวดวยกน เชน อเทอร เบนซน คลอโรฟอรม เปนตน

• เอสเทอร คอ สารทมพนธะเอสเทอร (ทางเคมจะเรยกวาหมฟงกชนแอลคอกซคารบอนล จาไดไหม) อย ซงม

รปแบบคอ R---C---O---R’

• แบงเปน 3 พวกตามความซบซอนของโครงสรางคอ 1. Simple Lipid คอลพดทวไปทไมมความซบซอนมาก มกเปน Lipid ทเราหมายถง เวลาพดถง lipid ใน

อาหาร รปแบบคอเปนเอสเทอรของกรดไขมน (Fatty Acid) และกลเซอรอล

♦ Fatty Acid เปน Hydrocarbon สายยาวมาก (C >12 ตว) ทม

ปลายขางหนงเปน Carboxyl group ♦ ในระหวาง C ในสาย Hydrocarbon อาจจบกนดวยพนธะเดยว

ทงหมดเรยก Saturated Fatty Acid พบมากในไขมนสตว หรอ กรดไขมนอมตว โมเลกลจะเปนสายตรง จงไมทาปฏกรยากบอากาศ จงไมเหมนหน

♦ ถาหากม C บางตวเกดจบกนดวยพนธะค นนหมายความวาสามารถทาปฏกรยากบอากาศได ในบรเวณพนธะคนน ทาใหเกดการเหมนหน และทาใหโมเลกลคดงอไปมา เชน กรดไลโนเลอก ไลโนเลนก พบมากในไขมนจากพช

♦ กลเซอรอล ม -OH 3 หม และจะสามารถเกดพนธะ เอสเทอรกบปลายดาน-COOH ของกรดไขมน

O

3 ตวน อาจไมใชกรดไขมนชนด

เดยวกไดนะ อาจมบางตวอมตว

บางตวไมอมตวได ดงาย ๆ คอท

ไมอมตว สายจะหกงอบรเวณ

พนธะค

สงเกตวากลเซอรอล เปน

แอลกอฮอลทมหม OH 3

ตวเลย จงเกดพนธะเอสเทอร

กบกรดไขมนไดทง 3 แขน

เลย โดยเกด Dehydration

เหนไหม

(= Triglyceride)

♦ Monoglyceride คอกลเซอรอลจบกบกรดไขมนแคแขนเดยว อก 2 แขน ยงคงเปนหม OH อย Diglyceride กลเซอรอลจบกบกรดไขมนแค 2 แขน อก 1 แขน ยงคงเปนหม OH อย Triglyceride คอจบครบ 3 แขน ไมม OH วาง พบชนดนมากทสด

♦ Simple Lipis ทเปน Fat (ไขมน) เกดจากประกอบดวยกรดไขมนอมตวมาก ซงเปนสายตรงจงทาใหโมเลกล pack กนแนนด แตถาประกอบดวยกรดไขมนไมอมตวมากขน สายทหกงอจะเกะกะและทาให Pack กนไมแนน จงมจดเดอดจดหลอมเหลวตาลง มสภาพความเหลวมากขน เรยกOil (นามน)

♦ Wax คอ Simple Lipid ทแทนทจะม Glycerol แตเปนพวกแอลกอฮอลทมมวลมากกวานน (แตกรดไขมนยงมอยนะ) พบไดท ผวนอกของใบไม เรยกชน Wax นวา Cuticle

♦ กรดไขมนทจาเปน (Essential Fatty Acid) คอรางกายสรางไมได จะเปนพวกไมอมตว ไดแก ไลโนเลอก ไลโนเลนก (จาไวกดนะ) เปนตน แตกรดไขมนอมตวรางกายสรางเองได

2. Complex Lipid มสารอน ๆ เกาะอยกบกลเซอรอลแขนหนง แทนทกรดไขมน ถามคารโบไฮเดรต เกาะอย เรยก Glycolipid ถามโปรตนปนอยดวย เรยก Lipoprotein ถามหมฟอสเฟตเรยก Phospholipid ♦ Phospholipid รปรางคลาย triglyceride แตแขนหนงถกแทนทดวย Phosphate Group และ หม

อน ๆ (เชน หม Choline แตไมตองจา) ซงสวนนมขว ละลายในนาได เรยกดานนนวา Hydrophilic Head (Polar Region) สวนกรดไขมนทแขนอก 2 ตวไมชอบนา จงหนอยคนละดาน กบฟอสเฟต เรยก ดาน Hydrophobic Tail (Non-Polar Tail) ซงจะบดงอมากนอยเทาไหรขนอยกบ จานวนพนธะค ยงมหางบดงอมาก พอมารวมตวกนจะทาใหมสภาพเหลวมากขน

♦ Phospholipid จะมาเรยงกนอยเปนตบ เปนแผนยาวโดยทกตวจะหนหวฟอสเฟตออกสดานทมนา และหนหางกรดไขมนเขาสดานทไมมนา พบทเยอหมเซลล และระบบเยอทกชนดในเซลล (แตถาเปนเยอหมเซลลและออรแกเนลลบางชนด จะมโปรตนแทรกอยระหวางกลมฟอสโฟลปดเหลานนดวย)

โครงสรางของฟอสโฟลปด สงเกตสวนทชอบและไมชอบนา ลกษณะเมอมารวมกนเปนเยอ

3. Steroid จดเปนอนพนธของลพดชนดหนง โครงสรางตางจากลพดทวไป แตคณสมบตคลายกนในเรองการไมมขว จงละลายในตวทาละลายอนทรย ♦ รปรางเปนวงแหวน 4 วง ม 3 วงเปน 6 เหลยม อก 1 วงเปน 5 เหลยม และอาจมหมอน ๆ มา

เกาะ ♦ สารทเปน steroid มกลงทายดวย -one (แตถาเปน -mone ไมใชนะ เปนชอฮอรโมนอน ๆ), -gen ♦ แต steroid ทม -OH มาเกาะคอเปนพวกแอลกอฮอล จะลงทายดวย -ol ไดแก Cholesterol

โครงสรางของคอเลสเตอรอล สวนทอยในกรอบคอสวนท

แตกตางจากเสตอรอยดอน ๆ โดยเฉพาะสวน -OH

♦ ตวอยาง Steroid คอ Cholesterol (พบเปนองคประกอบของเยอหมเซลล แตหากไปพบทผนงหลอดเลอด จะเปนตวทาใหหลอดเลอดแคบลงและขาดความยดหยน อดตนเอาไดงาย ๆ), ฮอรโมนหลายชนด ไดแกฮอรโมนเพศทงหลาย คอ AndrogenTestosterone (Male), Estrogen Estradiol Progesterone (Female) และฮอรโมนจากตอมหมวกไตชนนอก เชน Aldosterone (Mineralocorticoid), Glucocorticoid

สารชวโมเลกล 4: Nucleic Acid (NA)

• เปนสารทสาคญของสงมชวต หนาทคอ เปนสารพนธกรรม (คอ DNA ยกเวนในไวรสบางชนดเปน RNA) และเปนตวกลางในการสรางโปรตนจากขอมลใน DNA (RNA ชนดตาง ๆ ) หรอเปนองคประกอบของไรโบโซม (rRNA)

• ม 2 ชนด ไดแก Deoxyribonucleic Acid (DNA) และ Ribonucleic Acid (RNA) แตกตางกนทองคประกอบ

• ม monomer เรยก “nucleotide” (ของ DNA และ RNA จะตางกน) ซงมองคประกอบสาคญ 3 สวน คอ 1) Pentose sugar ไดแก นาตาล Deoxyribonucleic (C5H10O4) ใน DNA นาตาล Ribose (C5H10O5) ใน RNA, ATP, NAD, NADP และ FAD

2) Nitrogenous base คอเบสทมไนโตรเจนเปนองคประกอบ แบงเปนสองพวก ไดแก Pyrimidine (เปนวงแหวนไนโตรเจน 1 วง) ไดแก Cytosine (C), Uranil (U), Thymine (T)

** เบสไพรมดนใน DNA จะพบ C และ T แตใน RNA จะพบ C และ U แทน **

Purine (เปนวงแหวนไนโตรเจน 2 วง) ไดแก Adenine (A), Guanine (G) 3) Phosphate group (PO4

-) เปนตวกาหนดใหกรดนวคลอกมประจลบ (สาคญ ตองเอาความรนไปใช)

• การนบตาแหนงของ C ในนาตาล ใชตวไพรมกากบ คอ 1’ 2’ 3’ 4’ 5’ (ไมใชเลข 1 2 3... เพราะซากบตาแหนงเบส)

O C

C C

C

C

OH

ตรงนเปน OH ใน

Ribose และ H ใน Deoxyribose

หมฟอสเฟต

เกาะท 5’ Nitrogenous

Base เกาะท 1’

1’

2’

3’

4’

5’

• nucleotideรวมตวกนเปน Polymer เรยก Polynucleotide (กคอ DNA และ RNA นนเอง)เกดจากการตอ nucleotide จากปลาย O ของหมฟอสเฟต (ทตอกบ C ตวท 5’ ของนาตาล) ไปยง OH ทตดกบ C ตวท 3’ ของนาตาลในนวคลโอไทดถดไป แบบนไปเรอย ๆ ดวยพนธะทเรยกวา Phosphodiester Bond (ลกศร)

• ทาความเขาใจสญลกษณ 5’ 3’ และ 3’ 5’

• RNA มโครงสรางเปน Polynucleotide แคสายเดยว แตอาจมการคดโคงเปนรปรางตาง ๆ มหลายชนดดวยกน RNA ในสงมชวตสวนใหญ มหนาท เปนตวกลางในการสรางโปรตน แตทาหนาทเปนสารพนธกรรมไวรสบางชนด เชนไวรส HIV

• DNA มโครงสราง เปน Polynucleotide 2 สายขนานกน โดยจะเรยงกลบดานกน เชนสายหนงเปน 3’5’ อกสายจะเปน 5’3’ การเรยงตวแบบนเรยก Antiparallel (ตรงขามในความขนาน) โดย 2 สายจบกนไดเพราะเบสของนวคลโอไทดจากแตละสายจะจบกนดวยพนธะไฮโดรเจนเปนค ๆ เรยกเบสค

สม (Complementary Base pair) โดย A = T และ C ≡ G (เสนจานวนพนธะไฮโดรเจน)

- ในสาย Polynucleotide จะมปลาย 2 ดาน ดานหนงจะม 3 ’ OH อสระ (ไม

เกดพนธะกบฟอสเฟต) ในรปขาง ๆ คอลางสดเหนไหม เรยกปลายนวาปลาย

3’

- อกปลายหนง (จากรปคอปลายขางบน) เปน 5 ’ ฟอสเฟตอสระ เรยกปลาย

5’

- สญลกษณ 3’5’ และ 5 ’3’ เปนแคการบอกทศทางวาสาย

Polynucleotide หนหวหนหางไปทางไหน

แกนของสายคอ ดออกซไร

โบส และฟอสเฟต แตเรา

มกจะไมเขยน จะเนนแคเบส

เทานน

3’

3’ 5’

5’

มการขดเปนเกลยวเวยนขวา

เพราะหมฟอสเฟตทอยตดกน

ในสายเดยวกน (ประจ -)จะ

ผลกกนเอง

1 เกลยว

มประมาณ

10 คเบส

(10 นวคล

โอไทด)

3’ 5’

3’

5’

• หนาทของ DNA คอ เปนสารพนธกรรม (สงตอรนตอรน) และควบคมการทางานของเซลลผานการสรางโปรตน

• ทาความรจกกบ ATP

+

+

- ATP เปนนวคลโอไทดชนดหนง ทไมมการมาตอเปนสายยาว คลายนวคลโอไทดของ RNA คอม Ribose, เบส Adenine (รวม 2 ตวนเรยก Adenosine) ถา Adenosine มฟอสเฟตมาเกาะ 1 หม, 2 หม, 3 หม เรยก AMP, ADP, ATP (Adenosine Mono/Di/Triphosphate) ตามลาดบ

- ยงมฟอสเฟตตอกนหลายหม ความเปนประจลบของแตละฟอสเฟตจะผลกกนเอง ทาใหพนธะระหวางฟอสเฟตแตละตว จะปลดลอยพลงงานออกมางายกวาพนธะชนดอน ๆ จงเหมาะกบการ

ใชเกบสะสมพลงงาน เรยก พนธะพลงงานสง ใชสญลกษณ ~ ซงใน ATP จะมพนธะนอย 2 พนธะ (เพราะม 3 ฟอสเฟต) ใน ADP ม 1 พนธะ (ดงนนพลงงาน ATP>ADP>AMP)

- ATP สามารถถายทอดพลงงานใหสารอนได โดยแตกเปน ADP และได Pi (ฟอสเฟตอสระ) พรอมกบพลงงาน แลวจะเอา Pi ไปตดใหสารใด ๆ สารนนจะพลงงานสงขน เชน Glucose Glucose-6-Phosphate (G6P)

- เมอเอาพลงงานออกมาได กเกบเขาไปไดเหมอนกน โดยใหพลงงานเทากบพลงงานพนธะ ~ คอ 7.3 kcal/mol กบ ADP และ Pi กจะได ATP (การเตม Pi นเรยกวา Phosphorylation)

Adenosine

AMP

ADP

ATP

P P

P

P P

P

7.3 kcal

H2O

พลงงานจากสารอาหาร 7.3 kcal

P P

P

P P

P

H2O

รจกวตามนไวหนอย

• วตามนเปนสารอนทรย รางกายตองการในปรมาณนอย แตกจาเปนมากเพราะชวยใหรางกายทางานไดเปนปกตด

• วตามนทละลายนา (B, C, กรดโฟลก) จะถกดดซมพรอมกบนาไปทางเลอด สลายตวงาย และจะไมสะสม เพราะออกมากบปสสาวะ สวนวตามนทละลายในไขมน ( A, D, E, K) จะสลายยาก สะสมไวในไขมน ดดซมกบไขมนทางระบบนาเหลอง

• โจทยไมนาจะออกอะไรไปมากกวาบทบาทของวตามนตาง ๆ ซงกรมาแตเดกแลว

วตามน รายละเอยด แหลงทพบ (อานผาน ๆ)

A (Retinol) - นกถง Retina ไว ถาขาด จะเปนโรคตาบอด

กลางคน

- สงเคราะหไดจาก Carotene (สเหลองสมในผก)

ผกใบเขยว และผกสเหลอง

D (Calciferol) - นกถง Calcium คอชวยในการดด Ca2+ ของลาไส

- ถาขาดกกระดกออน (ขาดแคลเซยม)

รางกายสงเคราะหไดเมอเจอ

UV

K - ชวยในการแขงตวของเลอด ถาขาดก Hemophilia ผกโขม มะเขอเทศ กะหลา

ตบ

B1 - ถาขาดกเปนโรคเหนบชา ขาวซอมมอ

B2 (Riboflavin) - นกถง FAD (B2 เปนองคประกอบของ FAD)

- ถาขาด เปนปากนกระจอก ผวหนงหยาบ

เนอ นม ไข ถว

B5 (Niacin) - นกถง NAD (B5 เปนองคประกอบของ NAD)

- ถาขาด จะเปนผวหนงหยาบ

รางกายสงเคราะหได และพบ

ใน ตบ ไต ผก ยสต

Folic Acid - ชวยสรางเมดเลอดแดง ถาขาดกโลหตจาง

(Anemia)

ตบ ไต ขาวโพด ขาวซอมมอ

C (Ascorbic Acid) - เกยวกบหลอดเลอดและภมคมกน

- ถาขาดจะเปนลกปดลกเปด และออนแอ ปวยงาย

ผลไมรสเปรยว

ปฏกรยาเคมในสงมชวต และเอนไซม

• ปฏกรยาเคมทงหมดทเกดขนในสงมชวต คอ Metabolism (แบงเปน Catabolism และ Anabolism จาไดไหม) ซงจะมปฏกรยายอย ๆ มากมาย บางสวนกมการคาบเกยวกน เขน Intermediate ของปฏกรยาหนงไปเปนสารตงตนในอกปฏกรยาหนง

• สารทกชนดมพลงงานเคม (พลงงานศกย) สะสมอย หากพจารณาพลงงานสารตงตน และผลตภณฑ จะไดวา 1. Exergonic (ปฏกรยาคายพลงงาน) พลงงานสารตงตน > พลงงานผลตภณฑ เชน การหายใจ(สลาย

กลโคส) 2. Endergonic (ปฏกรยาดดพลงงาน) พลงงานสารตงตน < พลงงานผลตภณฑ เชน การสงเคราะหดวย

แสง (สรางกลโคส)

ปฏกรยาคายพลงงาน (หายใจระดบเซลล) ทางซายและดดพลงงาน (สงเคราะหดวยแสง) ทางขวาตางก

ตองการพลงงานกระตน (Activation Energy เชนกน)

• เอนไซม : Biocatalyst (Catalyst =ตวเรงปฏกรยา ) คอ Globular Protein ทชวยเรงปฏกรยาใดปฏกรยาหนงได (โดยจะ เรงไดทงขาไปและขากลบ แลวแตความตงตนของสารตงตน และผลตภณฑ) เนองจากมโครงสราง 3 ทมความจาเพาะตอสารตงตนและสารผลตภณฑของปฏกรยานน ดงนน อาจ Denature และเสยการทางานได ถาอณหภม, pH ไมเหมาะสม หรอมสารบางชนด เชน Inhibitor (อณหภม, pH ทเหมาะสมกตางกนไปในแตละตว)

• ชอเอนไซมจะลงทายดวย -ase และมกมชอตามสารทมนไปเรง เชน Maltase Lactase Peroxidase (เรงการสลาย H2O2 พบใน Peroisome) เปนตน หรออาจมชอตามปฏกรยาทมนไปเรง เชน Reductase, Oxidase, Carboxylase(เรงการจบ CO2), Oxygenase (เรงการจบ O2) เปนตน

• Substrate คอ คาเรยกสารตงตนทมาจาเพาะกบเอนไซม โดยจะจบทบรเวณชอง Active site บนเอนไซม

• การทางานของเอนไซมมทฤษฎทมาอธบาย 2 ทฤษฎ คอ 1. ทฤษฎแมกญแจและลกกญแจ (Lock and key theory) อธบายการทางานวา Substrate และ Active

site จะมรปรางเขากนพอดเปะ (ทฤษฎนปจจบนไมใชแลว เพราะอะไรจะพอดกนไดขนาดนน) 2. ทฤษฎชกนาใหเหมาะสม (Induce fit theory) อธบายวา Substrate และ Active site จะมรปรางไม

พอดกน 100% แตพอมาจบกน Active Site จะยดหยนปรบใหเขากบ Substrate (อนนไดรบความนยม)

การดาเนนไปของปฏกรยา

ระดบพลงงาน

C6H12O6 + 6O2

6CO2 + 6H2O

พลงงาน

กระตน

พลงงานท

คาย

ระดบพลงงาน

C6H12O6 + 6O2

6CO2 + 6H2O

พลงงาน

กระตน พลงงานทดด

(พลงงานโฟตอน)

การดาเนนไปของปฏกรยา

• กลไกการทางานของเอนไซม คอจะไปลด Activation Energy ทาใหปฏกรยาเกดไดงายขน ดไดจากกราฟ

• ปจจยทมผลตอการทางานของเอนไซม (Optimum = เหมาะสม) 1. pH เอนไซมในปากทางานทสภาพใกลเปนกลาง เอนไซมใน

กระเพาะทางานทสภาพกรดมาก สวนในลาไสเลกทางานทสภาพเบสเลกนอย (เชน ซเครส ในภาพดานขาง)

2. อณหภม แลวแตวาสงมชวตเจาของเอนไซมจะอาศยในสภาพแวดลอมทมอณหภมเทาไร กจะใกล ๆ กน

3. ความเขมขนของเอนไซม ถาปฏกรยามสารตงตนมากเกนพอ คอจากดทเอนไซม อตรการเกดปฏกรยากไมเรวขน (นกถงรานตดผมมชางอย 5 คน ถามเดกเขาไป 1 - 5 คน แนนอนวาจะตดผมไดรวดเรว แตถาเกน 5 คน กจะยงคงมความเรวเทาเขาไปตด 5 คน เพราะตองรอ)

4. ความเขมขนของสารตงตน (คดเชนเดยวกบขอ 3. แตคราวนจากดทสารตงตน จะมเอนไซมเพมขนมากเทาไหร แตสารตงตนไมเพมตามกเทานน เอนไซมทเพมมากวางงาน)

5. Cofactor คอ สารทมาเกาะกบเอนไซม ชวยในการทางานของเอนไซม จะขาดไปไมได แบงเปน

อออนของโลหะ (คอแรธาตทไดกลาวมาแลวนนเอง) เชน Fe2+, Mg

2+

ถาเปนสารอนทรย จะเรยกวา Coenzyme เชน NAD, FAD และวตามนบางชนด เปนตน 6. Inhibitor คอสารทสามารถยบยงการทางานของเอนไซมได โดยวธการตาง ๆ ทาใหแบงไดดงน

Competitive Inhibitor ไปจบ Active Site แยงท Substrate แสดงวาตองมรปรางคลาย Substrate เชน มอรฟน รปรางคลายปลายขางหนงของ Endorphin จงทาใหเคลบเคลมไดเหมอนกน (แตกรณจะไปจบกบโปรตนในระบบประสาท ไมใชเอนไซม แตรปแบบกคลาย ๆ กนแหละ)

Non-Competitive Inhibitor ไมไดจบกบ Active Site แตจบกบบรเวณอน แลวทาให Active Site บดเบยวไป และจบ Substrate ไดนอยลง

Without Enzyme

อตราการเกดปฏกรยา อตราการเกดปฏกรยา

ปรมาณเอนไซม ปรมาณ Substrate

เขาชวงท Substrate เกนเอนไซม เขาชวงทเอนไซมเกน

Substrate

สาคญมาก

โจทยเรองเอนไซมทชอบออกมาก คอ ปฏกรยาทเปน Pathway คอ A B C D โดย

จาก A ไป B เรงโดยเอนไซม X, B ไป C เรงโดย Y, C ไป D เรงโดย Z (ขอสอบแบบน จะถอวา

เอนไซมเรงปฏกรยาเดนหนาอยางเดยว และตองรไวเลยวา ถาไมมเอนไซม จะหมายถงปฏกรยาจะเจอ

ทางตนทนท)

ถาเอาเอนไซม X ออก (หรอเตม Inhibitor ของ X ลงไป) สาร A จะเพมเพราะไปตอไมได B C และ D จะลดลง เพราะไมม A เปลยนมาเปน B เลย C D กเกดไมได (ถาจะคดแบบนตองสมมตใหมการคอยเตม A ลงในระบบตลอด และเอา D ออกตลอด จงเปนทมาวาทาไม A เพมขนอก)

ถาเอาเอนไซม Y ออก (หรอเตม Inhibitor ของ Y ลงไป) สาร A B จะเพม C และ D จะลดลง

ถาเอาเอนไซม Z ออก (หรอเตม Inhibitor ของ Z ลงไป) สาร A B C จะเพม D จะลดลง ลองคดตอดวาถอเกดไมมการเตม A และเอา D ออกเรอย ๆ ผลกจะตางกนออกไป คอ A จะ

คงเดม (ถาเอา X ออก) หรอไมก A หมดไป แต B เพมขน (ถาเอา Y ออก) เปนตน แตแบบนยากไป

โจทยแบบนทยากเพราะเขาจะใหผลมาวาเอาเอนไซมตวไหนออกแลวสารอะไรเพม - ลด แลวใหเรา

เขยน Pathway พรอมทง Enzyme ทเรงขนตาง ๆ เอาเอง (ถาไมไดจรง ๆ ใชวธแทนคา choice เลย

ดกวาวาขดกบผลการทดลองหรอไม ถาไมขดเลยกถกชวร)

Introduction

• สงมชวตทกชนดตองการพลงงานในการดารงชวต

• แตพลงงาน มสะสมอยในสารอาหาร (Nutrients) อยาเขาใจวาเปน ATP นะ เพราะ ATP แคเปนตวเกบพลงงานทหามาไดเปนการชวคราวเทานน และเปนรปทใชงานไดงายทสด แตจะเอาพลงจากอาหารมาใสให ATP

• สารอาหาร จะมโครงสรางซบซอน มพนธะเคมมาก มพลงงานสะสมอยมาก เชน Monosaccharide, Amino Acid, Glycerol, Fatty Acid (สารอาหารไมใชอาหาร เพราะ Food คอสงทเรากนเขาไป ตองยอยใหไดสารอาหาร เซลลจงจะสามารถลาเลยงและนาไปใชได ดงนนสารอาหารอยในอาหารอกท)

• สารเคมทมพลงงานตา คอโครงสรางไมซบซอน ขนาดเลก เชน สารอนนทรยโมเลกลเลก ๆ ไดแก CO2 H2O

• สารอาหารมหลายชนด แตตวทพนฐานทสด และนยมพดถงมากทสดคอ นาตาลโมเลกลเดยว กลโคส นนเอง

• สงมชวตมวธไดอาหารมาหลากหลายวธ แตสามารถแบงไดเปน 2 วธ หลก ๆ ดงน 1. พวกทสามารถเคลอนทไดด หรอมคณสมบตทจะทาใหไดอาหารจากสงมชวตอน ๆ ดวยวธใด ๆ กตาม

เชน ใ นสตวจะใชวธกนสงมชวตอนเขาไป ในเหดราจะยอยสลายสงมชวตอนแลวดดซมเขาไป เปนตน สงมชวตกลมนจะไมสามารถสรางอาหารไดดวยตนเอง เรยก Heterotroph (Hetero = ตวอน , Troph = กน)

2. พวกทสามารถทจะสงเคราะหสารอาหารไดดวยตวมนเองจากสารพลงงานตาทมอยรอบ ๆ ตวมน พวกนจะไมตองไปกนคนอน เรยก Autotroph (Auto = ดวยตวเอง, Troph = กน)

• สารอาหารมพลงงานสง ไดแก กลโคส ในขณะทสงทอยรอบตวสงมชวตมพลงงานตา ไดแก CO2 ดงนน Autotroph จะตองดงพลงงานจากไหนกไดมาใสให CO2 เพอทจะสรางกลโคส

• แลวพลงงานทเตมเขาไปจะเอามาจากไหน? 1. เอามาจากปฏกรยาเคมบางชนด เนองจากสงมชวตเหลานมกจะอยใตทะเลลก บรเวณภเขาไฟ และททม

สภาพแวดลอมแบบสดขด เราจงไมคอยพบเหน ไดแกพวก อารเคยแบคทเรย กระบวนการสงเคราะหทางเคมนเรยกวา Chemosynthesis

2. เอามาจากแสง (คอพลงงานในโฟตอนนนเอง) พบในพช และสาหราย เพราตวทจะจบพลงงานแสง คอรงควตถบางชนด เชน Chlorophyll, Carotenoid, Phycobilin เรยกกระบวนการนวา Photosynthesis (การสงเคราะหดวยแสง)

การสงเคราะหดวยแสง (Photosynthesis)

สรปวถชวตของ Autotroph

สารพลงงานตารอบตว สารอาหารในตว พลงงาน กระบวนการสงเคราะหสารอาหาร การหายใจระดบเซลล

สรปวถชวตของ Heterotroph

สารอาหารทมอยแลวในสงมชวตอน สารอาหารในตว พลงงาน

กนและยอย การหายใจระดบเซลล

สรปแผนภาพของ Photosynthesis

พลงงานแสง

6CO2 นาตาลทม C 6 อะตอม (จงตองใช 6CO2)

แตในความเปนจรง พลงงานแสงเปนพลงงานทจดการไดยากมาก และปฏกรยาใด ๆ ทมขนตอนเดยว มกจะม

ผลกระทบมากถาเสยไป ดงนน Metabolism ทงหมด รวมทง Photosynthesis จงตองคอยเปนคอยไป โดยแบงเปน 2

สวนใหญ ๆ ดงน

1) สวนททาหนาทจบพลงงานแสงเอาไว เรยกสวนนวา Light Reaction (ดงนน Chlorophyll และ Carotenoid จะมหนาทในสวนน) แตยงไมเอาพลงงานแสงไปใสให 6CO2 ทนท แตเกบไวในรปพลงงานเคมกอน โดยถาเกบไวในรปพลงงานตรง ๆ จะเกบไวใน ATP แตถาจะเกบไวในรปพลงงานใน Electron (ท Excited) จะเกบไวใน NADPH+H

+ แตกตองมแหลงให electron ทยงไม excited ดวย ตวนน คอ H2O

และเมอ H2O ใหอเลคตรอนไปแลว (อเลคตรอนมกจะหลดไปคกบโปรตรอน กคออะตอม H นนเอง) กจะเหลอแค O ซงจะรวมกนได O2 นนเอง

2) สวนทจะนาพลงงานเคมทง 2 รป (ATP, NADPH+H+) มาเตมให 6CO2 จนมพลงงานและอเลคตรอนมากขนจนเปนกลโคส ในสวนนจะมสารตวอน ๆ เปนตวรวมดวย จงตองเกดเปนวฏจกร เพอใหสารตาง ๆ ทไมเกยวกบกลโคสและ CO2 ถกนากลบไปใชไดอกโดยไมตองสรางใหม เรยกสวนนวา Calvin’s Cycle หรอ Dark Reaction หรอ Carbon Fixation Reaction (การตรงคารบอน) เพราะไมไดใชแสงโดยตรง

แผนภาพของ Photosynthesis (ไมไดดลสมการ)

Note การสราง ATP โดยใชพลงงานจากแสงนเรยกวา Photophosphorylation

จะไดสมการ CO2 + H2O C6H12O6 + O2

ดลสมการได 6 CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2

ในความเปนจรงคอ 6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

(สาเหตเพราะ O2 เกดมาจาก H2O เทานน ดงนน 6O2 เกดได ตองมากจาก 12H2O)

Light Reaction

Dark Reaction

H2O

O2

e-, H

+

CO2

C6H12O6

แสง NADPH

+

ADP+Pi

ATP

NADPH+H+

Note การเกด NADPH+H+ เปนดงน (อยาลมวาเวลาได e

- จะตดโปรตอน (H

+) ออกมาคกนดวย)

NADP+ + 2 e

- + 2H

+ NADP

+ + e

- +

e- + H

+ + H

+ (มนจะรบทละ 2 อเลคตรอน)

NADP + H + H+

NADPH + H+ เขยนยอวา NADPH (รปทไดรบ e

-

แลว เรยก Reduced form)

เนองจาก 1 H2O ให 2 H ดงนน จะได 1 NADPH + H+ จากสมการการสราง 1 กลโคส ใช 12 H2O ดงนน

จาก 6CO2 ไปเปนกลโคส ตองใช 12 NADH+H+ หรอพดงาย ๆ วา 1 CO2 ใช 2 NADH+H

+ (เดยวจะรวาเพราะ

อะไร)

การสงเคราะหแสงเกดทไหน

• เกดทคลอโรพลาสต (มเยอหม 2 ชน และมระบบเยอ Thylakoid ขดพบไปมาภายในอก ของเหลวเรยก Stroma ม DNA, Ribosome ของตวเอง สรางโปรตนของตวเองไดบาง)

• Light Reaction เกดทบรเวณ Thylakoid Membrane เพราะ Chlorophyll, Carotenoid ไมคอยละลายนา เลยฝงอยในฟอสโฟลปด ( Membrane) นอกจากน Light Reaction ม electron วงไปมา จงตองใชโปรตนขนสง (ปลอยใหอเลคตรอนวงเลนเปลา ๆ ไมได อนตราย ถาเกดวงไปชน O2 จะเกดอนมลอสระขน ทาลายเซลลได) และโปรตนพวกนกฝงอยใน Membrane (ชองวางภายใน Thylakoid เรยกวา Lumen นะอยาลม)

• Dark Reaction เกดใน Stroma เพราะสารและเอนไซมใน Calvin Cycle รวมถง ATP และ NADPH+H+

ละลายนาได และนาตาลทสรางได จะถกสงออกไปภายนอกคลอโรพลาสตตอไป

ทาความรจกรงควตถทใชในการสงเคราะหดวยแสง (Photosynthetic Pigment)

• การทจะจบพลงงานแสงได ตองมโมเลกลทเรยกวา Photosynthetic pigment หรอรงควตถทจบพลงงานแสงได (อยาลมวาถาเราพดถงรงควตถน เราอยในชวง Light Reaction)

• pigment (รงควตถ) คอ สารทมส เพราะดดชวงคลนแสงแคบางความยาวคลน แลวปลอยสทเราเหนออกมา เชนเมลานนในสตว, Anthocyanin ทเปนสในกลบดอกไม (อยใน Vacuole) แตทง 2 ตวน ไมสามารถจบพลงงานในคลนแสงนนไปทาอะไรได แตถา รงควตถทจบพลงงานแสงแลวเปลยนเปนรปพลงงานเคม (คออเลคตรอนท excited) ได จงจะเรยกวา Photosynthetic pigment

• Photosynthetic pigment มหลายชนด แตละชนดจะแตกตางกนทชวงแสงทจบไปใชได ดงน 1. Chlorophyll มหลายชนด ไดแก Chlorophyll a, b, c, d ซงรบชวงแสงตางกนเลกนอย แตโดยรวม

แลวจะรบในชวงคลนแสงส นาเงนและแดง แตจะไมรบชวงแสงส เขยว คลอโรฟลลมบางสวนเปนไฮโดรคารบอน จงมขวนอย ละลายนาไมด ชอบทจะฝงอยใน Thylakoid Membrane อก ♦ Chlorophyll a พบในสงมชวตทกชนดทสงเคราะหดวยแสงได บกเวนแบคทเรยทสงเคราะหดวยแสง

ได จะม Bacteriochlorophyll (Note แบคทเรยทสงเคราะหดวยแสงได หรอ Photosynthetic Bacteria เปนคนละตวกบ Cyanobacteria นะ พวก Cyanobacteria นจะใช Chlorophyll ปกต) เปนตวหลกทสดในการสงเคราะหดวยแสง

♦ Chlorophyll b พบในพชและสาหรายสเขยว ชวย chlorophyll a จบแสงอกท ♦ Chlorophyll c, d พบในสาหรายสนาตาล และแดงตามลาดบ ชวย chlorophyll a จบแสงอกท

2. Accessory pigment ไมโดดเดนเทา Chlorophyll แตจะชวยเหลอกนในการจบพลงงานแสง 1) Carotenoid เปนสารพวกไขมน คอไมมขว (ขวนอยกวาคลอโรฟลลอก) ม 2 ชนด

♦ Carotene สสม-แดง (นกถงแครอท)

♦ Xanthophyll สเหลอง-นาตาล (นกถงฟกทอง) 2) Bilin หรอ Phycobilin มสทตางออกไป ไดแก

♦ Phycoerythrin (erythro = สแดง) พบในสาหรายสแดง ♦ Phycocyanin พบในสาหรายสเขยวแกมนาเงน (Cyanobacteria)

• เหต ทตองม Photosynthetic pigment หลาย ๆ ชนด เพราะจะไดเสรมกน สงผลใหจบพลงงานแสงไดทก ๆ ชวงคลน เชน คลอโรฟลลไปจบสเขยว ในขณะทบลนชวยจบเอาไว เปนตน

สงเกตวาพอแยกการดดกลนแสงของรงควตถแตละตวออกมา พบวาดดกลนไดนอยกวาอตราการสงเคราะหดวยแสง

รวมทงหมดมาก (ภาพขวา) นคอสาเหตทตองมรงควตถหลายตว

• การทางานของ Photosynthetic pigment คอ รบโฟตอนทมความถพอเหมาะ (ระดบพลงงานพอเหมาะ) แลวทาใหอเลคตรอนของมน excited (พลงงานสงขน) แลวกระโดดขนมา จงแบงรงควตถออกเปน 2 พวกคอ 1) พวกทเมออเลคตรอนกระโดดขนแลวจะกระโดดกลบลงมาท ground state แลวปลอยพลงงานใหรงควตถตว

อน ๆ ตอไป จะมอยหลาย ๆ ตวใกล ๆ กน สงพลงงานตอกนไปเรอย ๆ เรยก antenna pigment (คลายจานดาวเทยม) ในพชไดแก Accessory Pigment (Carotenoid), Chlorophyll b, Chlorophyll a บางตว

2) พวกทเปนตวใหอเลคตรอนเลย คออเลคตรอนไมกระโดดกลบ แตจะหลดออกไปสสารตวอน (ซงทายทสดกจะหลดไปให NADP

+ เรยกพวกนวาเปน Reaction center โดยจะเปน Chlorophyll a เทานน (ตองเปนคนละ

ตวกบทอยใน Antenna ดวย) และ Antenna 1 กลมจะม Reaction Center 2 ตวเทานน

• Antenna Complex และ Reaction Center แตละกลมจะฝงอยในโปรตน เรยกรวมวา Photosystem ซง Photosystem นกฝงอยใน Thylakoid Membrane

• Photosystem (PS) จะแตกตางกนทคณสมบตของ Reaction Center ดงน a) ถา Chlorophyll a ทเปน Reaction center ชอบรบแสงท 700 nm ดกวาแสงชวงอน เรยก Photosystem

I b) ถา Chlorophyll a ทเปน Reaction center ชอบรบแสงท 680 nm ดกวาแสงชวงอน เรยก Photosystem

II

Light Reaction: การสราง NADPH+H+ และ ATP

♦ PSI และ PSII จะทางานรวมกนในการสรางสารพลงงานสงทงสอง โดยรวมกบโปรตนตวขนสงอเลคตรอน ♦ เมอมแสง จะกระตน Pigment ของ PS ทง 2 ชนด ให e

- เกดระยะ exited state แตละpigment จะมวธ

ก e- กลบคน ดงน

pigment ทวไปจะดง e- กลบทเดม และปลอยพลงงานออกมาสงตอๆ กนไปจนถง Reaction center

Reaction center รวมพลงงานจากตวอนๆ e- จงมพลงงานมากและหลดออกจากอะตอม

เนองจาก Reaction center ม 2 ตวจงได 2e- ออกมาจากแตละ Photosystem

เมอ 2e- หายไป Photosystem จะพยายามหา 2e

- มาแทนทโดยวธตางๆ ดงน

♣ PSII จะดง 2e- มาจากนา โดยมแสงกระตนการแตกตวของนา เรยก “Photolysis”

♣ PS I ดง 2e- ไมเกงดงเอาจากนาไมได จงดงมาจาก 2e

- ของ PS II ทหลดมา

♦ แต ระหวางการเดนทางของ 2e

- จาก PS II ไปถง PS I จะผานสารนาอเลคตรอนตางๆ ดงน

1. Plastoquinone (Pq) 2. Cytochrome B6f จะดง H

+ เขามาใน lumen เมอ Electron วงผานมนไป

3. Plastocyanin (Pc) ♦ สวนสาคญ 2e

- ทหลดจาก PS I จะม โปรตนตวพาชอ Ferridoxin มารบและนาไปสงให NADP

+ เปน

NADPH+H+ ถอวาสาเรจไป 1 ภารกจ

♦ ภารกจท 2: การสราง ATP มเอนไซม ATP Synthase รวมดวย ทางานโดยใชแรงดนของ H+

♦ การสราง ATP: H+ ทไดจากนาทแตกออกและทไดจากการท e

- วงผาน cytochrome จะทาใหใน lumen ม

[H+] มากกวาดานนอกจงแพรออกโดยผาน enzyme ATP Synthase ซงจะใชแรงดนของ H

+ นมาเตม Pi

ใหกบ ATP

แผนภาพ Light Reaction แบบ Non-Cyclic electron flow

H2O 2H+ + 2e

- +

21O2

PS II ดงไป

ภาพแสดง Light Reaction โดยองตาแหนงใน Chloroplast จรง ๆ สงเกตวา NADP และ ATP จะอยฝง Stroma

♦ ทพดถงไปเปนการขนสงอเลคตรอนแบบไมเปนวฏจกร เรยกการถายทอด e- แบบนวา Non-cyclic

electron transfer ♦ แตในบางกรณ เชน ชวงแสงไมเหมาะสม PS II เกดไมทางาน PS I จะทางานอยางเดยว โดย 2e

- ทได

Ferridoxin จะไมนาไปให NADP+ แตจะสงกลบไปท Cytochrome ซงจะวนไปมาทเดม เกดแต ATP ไม

เกด NADPH+H+ เรยก cyclic electron transfer (การถายทอดอเลคตรอนแบบเปนวฏจกร)

ความแตกตางระหวาง Cyclic และ Non-Cyclic e

- flow

ลกษณะ Non-Cyclic Cyclic

Photosystem ททางาน ทง PSI และ PSII เฉพาะ PSI

สารพลงงานสงทสราง ATP และ NADPH เฉพาะ ATP เทานน และเกดมากกวา

การเกด O2 เกด ไมเกด

Photolysis เกด ไมเกด

รายละเอยด เกดในภาวะปกต เกดในภาวะทพชตองใช ATP มากกวา

NADPH เพราะใน Calvin Cycle ตองใช

18 ATP/1 Glucose แตใช 12

NADPH/1 Glucose

Dark Reaction: การสรางนาตาล

• กอนอนตองเขาในวา ทเราพดถงนาตาล C6 กลโคส เนองจากเปนรปทพบไดทวไป แตในความเปนจรง Calvin Cycle สรางออกมาแคนาตาล C 3 พลงงานสงเทานน (Triose Phosphate) แลวจงออกมานอก Chloroplast มารวมกน 2 ตวกลายเปน C6 ตอไป นนคอ 1 รอบวฏจกร จะให C3 1 โมเลกล จงใช 3 CO2

(สงเกตวาจานวน C ไมไดเพมขนแตประการใด เขาไป 3 กออกมา 3 เพยงแตพลงงานสงขน)

• แตเวลาคานวณ เราจาคานวณเปนอตราสวนขนตากอน คอ C 1 ตว การเดนทางของ Carbon จากสภาพพลงงานตา ไปพลงงานสง ดงน 1. CO2 (C1) จะจบกบ สาร C5 ชอ RuBP (Ribulose 1-5 Bisphosphate คอเปน Ribulose ทม

phosphate มาเกาะหวทาย) โดยใชเอนไซม RUBISCO (RuBP Carboxylase Oxygenase : เปนโปรตนทพบมากทสดในโลก ) จะไดสาร C6 ซงจะแตกออกทนทเปนสาร C3 2 ตว เรยกวา PGA (Phosphoglyceric Acid คอเหลอ Phosphate 1 ตว เพราะแบงครงมาแลว) เรยกขนนวา การตรงคารบอน (Carboxylation)

2. PGA จะถกเตมพลงงาน โดยให Phosphate จาก ATP 1 ตว แตม 2 PGA จงใช 2 ATP และเตมอเลคตรอนโดยใช NADPH 1 ตวตอ 1 PGA รวมใช 2 NADPH กลายเปนสารพลงงานสง ชอ PGAL (Phosphoglyceraldehyde) หรอ G3P (Glyceraldehyde-3-Phosphate) เรยกขนนวา การเตมอเลคตรอน (Reduction)

3. PGAL 2 ตว ซงม C รวมกน 6 ตว จะสละ C ออกไปตวหนงในสภาพพลงงานสง เพอจะไปสรางเปนนาตาลตอไป แลว 5 ตวทเหลอจะนากลบไปสรางเปน RuBP (C5) ใหม โดยการสรางใหมตองจาย 1 ATP/1 โมเลกลทสรางได (ขนนอาจจะยงงง ๆ วาทาไมสราง C3 มาไดแลวตองแยกกนอก แตเดยวพอคณเปนอตราสวนสงขนจะลงตวและเขาใจเอง) เรยกขนนวา การสรางใหม (Regeneration)

• ขางตนคดเปนอตราสวนขนตา แตในความเปนจรงทเกดขน จะเปน C 3 ตวดงนน ตวเลขทงหมดจะตองคณดวย 3 ทง RuBP PGA ATP NADP PGAL เปนตน ดงน

เหนไหมขน Regeneration คดเลข

ลงตวพอด คอ ไดมา 6 PGAL

(G3P) กเอาออกไป 1 ตว เหลอ 5

ตวเอาไปสราง RuBP ใหม

1 G3P ทไดกจะไปรวมกน 2 ตว

เปนกลโคสตอไป และพอจะลาเลยง

กจะสรางเปนซโครส (รวมกบฟรค

โตส)

• แตหากอยากคดงาย ๆ ใหเปน C6 เลย กเอาปฏกรยาของ C3 มาคณ 2 (พดงาย ๆ คอ Calvin Cycle ตองหมน 2 รอบ) จะไดดงน

• เหนไหมวา ตองใช 12 NADP ตอ 1

กลโคสจรง ๆ จงเปนทมาของการแตกนา 12

ตว และได 6 ออกซเจน

• และอยาลมสงเกตวาใช ATP มากกวา

NADP เพราะตองใชในการ Regeneration ดวย

สรปคอจะบอกวา Calvin Cycle ทยาก ๆ ไม

เหนตองจาเลย คดขนตาใหได แลวกคณ 6 หรอ

คณ 3 เขาไปกไดแลว

การหายใจดวยแสง : คณหรอโทษ

• ในบางกรณ พชอาจเจอปญหาการขาดแคลน CO2 แตไดแดดเตมท เชน 1. อณหภมสง หรอนานอย (แหงแลง) จนเกดการเปลยนแปลง คอ ปากใบปดเพอกนนาออก (ควบคมโดย

ฮอรโมนชอ กรดแอบไซซก) ทาใหพชขาด CO2 ในขณะท O2 เพมขนเรอย ๆ เพราะแดดแรง Light Reaction เกดด

2. นอกจากน ยงพบวา เมออณหภมสงขน แกสจะละลายนาไดนอยลง โดย CO2 ละลายไดนอยลงทละมาก ๆ ในขณะท O2 ละลายลดลงทละเลกนอย เมอเวลาผานไป O2/CO2 จะมากขน ๆ

• ปญหาดงกลาว มผลตอการสงเคราะหตอการสงเคราะหดวยแสง คอ Light Reaction เกดไดดมาก แต Dark Reaction เกดไมได หรอเกดไดนอย

• จาแผนภาพความสมพนธระหวาง Light Reaction และ Dark Reaction ทหนา 27 ไดไหม ถา Dark Reaction ไมเกด แต Light Reaction เกด กจะมแตการสราง ATP และ NADPH แตไมมการใช จงไมม ADP และ NADP

+ กลบไปหา Light Reaction เลย ในทสดกจะเจงทงค

• วธแกปญหาภาวะแบบนกคอ เอา ATP ไปใชนนเอง จะไดเกด ADP เวยนกลบไป แตถามวาจะรไดไงวาถงภาวะนแลว คาตอบคอดจากปรมาณ O2 ทเพมขนไง ดงนนการใช ATP นกนาจะดถาม O2 เปนสารตงตนดวย จงเปนทมาของ Photorespiration

• Photorespiration นความจรงยากมาก เกดขนตอเนองถง 3 Organells คอ Chloroplast Peroxisome Mitochondria

• กลาวโดยสรป คอ RUBISCO นอกจากสามารถจบ CO2 ให RuBP แลว (Carboxylase) ยงสามารถจบ O2 ให RuBP ดวย (Oxygenase) จะทาใหแตกตวไดสาร C3 คอ PGA และ C2 ชอ phosphoglycolate ซงจะนาไปผานกระบวนการตาง ๆ ใน Photorespiration จนกลายเปน C3 กลบคนมา ซงกระบวนการนใช phosphoglycolate 2 ตว ดงนนจะปลด C ออกมา 1 ตว เปน CO2 และยงใช O2 ในขนตอนหนงของปฏกรยาดวย (คลายกบการหายใจ จงเรยก -respiration แตตางกนทมนใชพลงงาน)

พช C4: ของขวญจากววฒนาการ

• จะเหนวา Photorespiration เปนการปองกนไมใหพชไหมตาย แตกไมดเพราะใช ATP โดยเปลาประโยชน พชทอยในเขตรอน จงมการปรบตวโดยลด Photorespiration แตกตองไมทาใหตวเองตายดวย โดยปญหาททาใหเกด

Photorespiration กคอขาด CO2 เพราะปดปากใบ ดงนนพชพวกนจะเปดปากใบนอย แตตองใหเซลลทจะมการตรง CO2 ไดสมผสกบ CO2 มาก ๆ RUBISCO จะไดไมหนไปตรง O2 แทน

• วธแกปญหาคอ มนจะใหเซลลทม Calvin Cycle อยในสดของใบ คออยตดทอลาเลยงเลย เรยกเซลลบนเดลชท (Bundle Sheet Cell) สวนเซลลทอยลอมรอบ เรยก Mesophyll โดย Mesophyll นจะเจอ CO2 นอย จงไมม Calvin Cycle แตใชเอนไซมจบ CO2 เกงมาก ๆ มาชวย ชอ PEP Carboxylase โดยจะจบ CO2 ให Phosphoenol Pyruvate (PEP) ทเปนสารก C3 จะไดสาร C4 ออกมา ชอ Oxaloacetic Acid (OAA) ซงอาจเปลยนรปเลกนอย แลวลาเลยงเขาส Bundle Sheath เพอเอา CO2 ไปปลอยให แลวจงไดสาร C3 สงกลบมายง Mesophyll Cell รอรบการรวมตวกบ CO2 อก เนองจากสารตวแรกทตรงไดคอ OAA จงเรยกพช C4 (แตพวกทไมมการตรง CO2 2 รอบแบบน ตวแรกทตรงได คอ PGA จงเรยกพช C3)

โครงสรางใบ C3 ทางซาย( Bundle Sheath ไมมคลโรพลาสตเพราะการสงเคราะหดวยแสงเกดท Mesophyll

เทานน) แต โครงสรางใบ C4 ทางขวา ม Bundle Sheath ทมคลอโรพลาสตเพราะมการสรางนาตาล และสง

ตอเขาทอลาเลยงเลย

• อยาลม C4 กยงม Calvin Cycle อยนะ แตมการตรงโดยใช PEP มาชวย รวมแลวตรง 2 รอบเลย

• C4 สรางนาตาลไดแม CO2 ตา จงเปดปากใบไดนอย เสยนานอยกวา C3 แตตองใชพลงงานมากกวา ในการขนสงสารขามเซลล ดงนนในเขตอบอน C3 กยงคงเดนอย

• C4 เชน ขาวโพด หญา ขาวฟาง ออย บานไมรโรย (ขาวเจา ขาวสาล ขาวบารเล ย คอพวกเขตอบอน และพช อน ๆ สวนใหญเปน C3)

พช CAM: สดยอดของการปรบตว

• พชบางชนด ในเขตแหงแลงมาก ยงกวาพวก C4 มนจะไมยอมเปดปากใบเลยในตอนกลางวน แตจะไปเปดปากใบในตอนกลางคนแทน จะไดไมเสยนามากนก เรยกพช CAM (Crussulacean Acid Metabolis)

• การปรบตวคอ ตรง C 2 รอบเหมอนกน กระบวนการเหมอน C4 แตตางกนทเกดภายในเซลลเดยว แตเกดคนละเวลา (ใน C4 การตรง C ทง 2 เกดในเวลากลางวน) ดงน 1. กลางคน เปดปากใบ ได CO2 แตไมไดแสง เกด Light Reaction และ Calvin Cycle ไมได (เพราะตอง

พง ATP และ NADP) จงตรงดวย PEP Carboxylase เกบไวกอนในรป C4 คอ Malic Acid/Malate (มาจาก OAA) เกบไวใน Vacuole จงทาใหใบเปนกรดมาก (พชพวกนจงโตชา)

2. กลางวน เกด Light Reaction และ Calvin Cycle ไดแลว จงเอา Malate ออกมา สลายให CO2 เขาคลอโรพลาสตตอไป

• ตวอยางพช CAM เชนพวกพชใบอวบ ๆ เรยก Succulent Plant ไดแกวานหางจระเข โคมญปน กระบองเพชร กลวยไม เปนตน โดยพชทอยในเขตแลวอาจเรยกวาพวก Xerophyte (สบปะรดเปนไดทง C3 และ CAM แลวแตสภาพแวดลอม)

กลางคน กลางวน

ปจจยทมผลตอการสงเคราะหดวยแสง

1. ปรมาณแสง ปกตการวดอทธพลของความเขมแสงตอการสงเคราะหดวยแสง กจะดทปรมาณ CO2 ทพชรบเขาไปในการสงเคราะหดวยแสง แตในความเปนจรง การหายใจกปลอย CO2 ออกมา เวลาวดเลยไมสามารถแยกได ดงภาพ (อยาลมวาปรมาณแสงมผลตอการหายใจนอยมาก จนแทบจะคงท)

จะเหน Light Saturation Point คอปจจยอนจากดเชน ปรมาณเอนไซม สารอน ๆ เปนตน แมแสงจะเพมขน

อก การสงเคราะหดวยแสงกไมเพมแลว สวน Light Compensation point คอ จดท CO2 ถกดดเขาไปจากการ

สงเคราะหดวยแสงกบปลอยออกมาจากการหายใจระดบเซลลเทากน เลยไมมการเปลยนแปลงปรมาณ CO2

• พชชอบแดด ( Sun Plant) จะมการหายใจสงกวาพชชอบรม ( Shade Plant) จงม Compensation Point สงกวา เพราะหายใจมาก ปลอย CO2 มาก ตองดด CO2 มากดวยจงจะหกกลบกน

• แต Sun Plant จะถง Saturation point ชากวา เพราะทนแดดไดมากกวา

2. ปรมาณ CO2 กเชนเดยวกน ทความเขมขน CO2 ตาง ๆ กวดอตราการสงเคราะหดวยแสงไดตางกน คอม CO2 Saturation Point และ CO2 Compensation Point เชนกน โดย

• พช C4 จะม compensation point ตากวา C4 มาก เพราะแมความเขมขน CO2 ตา กสงเคราะหแสงไดมากแลว แตดวยความทสงเคราะหแสงเพมอยางรวดเรวแมปรมาณ CO2 เพมเลกนอย กทาใหถงจดอมตวเรวกวา C 3

3. อณหภม มผลตอการทางานของเอนไซม และอณหภมทเพม ยงทาให Membrane เหลวขน และปลอยใหสารผานไดมากขนดวย โดยทวไปอณหภมทเหมาะกบพช C3 จะอยในชวงตากวา C4 (กราฟของอณหภมจะเปนรประฆงควา คอมชวงทเหมาะสมทสดแคชวงเดยว ไมมการเปน Saturation Point เหมอนแสงและปรมาณ CO2)

เสนนคดCO2 ทดดไปในการสงเคราะหดวยแสงอยางเดยว

CO2 สทธ = ดดในการสงเคราะหดวยแสง - ปลอยจาการหายใจ

ปรมาณแสง

การหายใจระดบเซลล (Cellular Respiration)

รจกการหายใจระดบเซลลอยางคราว ๆ

- การหายใจระดบเซลล หรอ การสลายอาหารระดบเซลล เปนหนงใน Metabolism - การหายใจระดบเซลลเกดในสงมชวตทกชนด แมกระทงพช อนนนาจะรแลว - การหายใจระดบเซลล มจดประสงค คอ “เพอนาพลงงานทเกบในสารอาหารทหามาไดนนไปใชในการดารงชวตของ

เซลล” (ซงแนนอนวาเซลลอยรอด สงมชวตทงตวกตองอยรอดได) - สารอาหารคอกลโคส C6H12O6 มพลงงานสง นามาสลายได CO2 ซงพลงงานตา ดงน

- พลงงานทไดนน ตองคอย ๆ ปลดปลอยออกมา เนองจากหากปลดปลอยออกมาทงหมดครงเดยว อาจเปนอนตรายตอเซลล ดงนนจงตองคอย ๆ ผอนออกมาหลาย ๆ ขนตอน

- ถงแมการหายใจระดบเซลลจะเปนปฏกรยาสลายสารและปลอยพลงงาน (Catabolism) แตกยงตองการพลงงานกระตนเขาไปกอนใหพลงงานสงพอ แลวจงเกดการเปลยนแปลงตอไปเพอคายพลงงานได

กลโคส ม C 6 อะตอม 1 ตว

(มพลงงานสง) CO2 ม C 1 อะตอม

จงสลายได 6 ตว

(มพลงงานตา)

การหายใจระดบเซลล

พลงงานสวนตาง

เซลลนาไปใช

พลงงานทใหออกมาอยในรปใด (สารจะคลาย ๆ เรองการสงเคราะหดวยแสง)

1. พลงงานโดยตรง คอพลงงานทเอาไปใชตอไดเลย เปรยบเสมอนเงนสด คอ ATP (Adenosine Triphosphate) ซงผลตมาจาก ADP + Pi โดยตองเตมพลงงานเพมเขาไป 7.3 kcal/mol จงจะมพลงงานสงพอจะเปน ATP ดงภาพ

กระบวนการเตม Pi นเรยกวา Phosphorylation

ATP เปรยบเสมอนเงนสดทนาไปใชไดเลย

2. พลงงานทเกบอยในอเลคตรอน (ซงจะหลดมาพรอมกบโปรตอนในรปอะตอมของไฮโดรเจน) ซงจะออกมาเปน ระยะ ๆ ในการสลายสารจากโมเลกลใหญเปนเลก แตยงเอาไปใชไมไดโดยตรง ตองเอาไปแลกมาเปน ATP จงจะใชได โดยตวชวยขนสงอเลคตรอนม 2 ตวซงรบไฮโดรเจนจานวน 2 H (ประกอบดวย 2 โปรตอน และ 2 อเลคตรอน) เหมอนกน แตมคาในการแลกเปน ATP ไมเทากน

• NAD+ (Nicotinamide Adenine Dinucleotide) มวตามน B5 (Niacin) เปนองคประกอบ เมอรบ 2H จะได

เปน NADH+H+ หรออาจเขยนแค NADH แตมนกลายเปน NADH+H

+ ไดอยางไรใหกลบไปดเรองสงเคราะห

ดวยแสงวาเกดอยางไร (ทมาเหมอนการเกด NADPH+H+ หนา 27)

• FAD (Flavin Adenine Dinucleotide) มวตามน B2 (Riboflavin) เปนองคประกอบ เมอรบ 2H ไดเปน FADH2 (ไมมหอยโปรตอนเพราะ FAD แตเดมไมมประจ)

จาวา NADH+H+ และ FADH2 เปนเหมอนเชคเงน 2 ราคาทยงใชไมได ตองไปแลกเงนกอน

P P

P

P P

P

พลงงานจากสารอาหาร

การหายใจระดบเซลล ม 2 รปแบบ คอ

1. แบบทใชออกซเจน (Aerobic Cellular Respiration) เปนแบบทกลาวถงโดยทวไป 2. แบบทไมใชออกซเจน (Anaerobic Cellular Respiration) จะไดพลงงานนอยกวา มความหลากหลายมาก เชน

ในแบคมเรยชนดตาง ๆ กมวธการตางไปจากทเราเรยน แตในระดบมธยมปลาย เรยนแคแบบทเปนการหมก (Fermentation) เทานน ซงพบในกลามเนอลายของคน, ยสต และแบคทเรยบางชนด

การสลายจากกลโคสเปน CO2 จนหมดใชขนตอนหลก ๆ 3 ขน (แบบทใชออกซเจน)

Glucose

Pyruvic Acid

Acetyl Co-A

ขนตอนแรก Glycolysis

• เปนการสลายกลโคสอยางหยาบ ๆ

• แตแบงกลโคส (6C) ออกครงหนง ไดสาร

3C ออกมา 2 ตว ชอ Pyruvic Acid

ขนตอนทสอง การสราง Acetyl Co-A

• เรมมการสลายอยางละเอยดได CO2

• ได 1 CO2 และทเหลอเปนสาร 2C ซงถก

เตม Co-A มชอวา Acetyl Co-A

ขนตอนทสาม Kreb’s Cycle

• มการสลายสาร 2C ทงหมด ได CO2

ออกมา 2 ตว

• ลกษณะปฏกรยาเปนวฏจกร

หลงจากขนน จะเกดปฏกรยาซากน 2 รอบ เพราะไดสาร 3C

จากการสลายกลโคสจนได CO2 หมด ทง 3 ขนตอน ไดเพลงงานออกมาทงสองแบบ คอแบบทนาไปใชไดเลย และยงนาไปใช

ไมได (อานขอมลจากหนาทแลว) ตองนาไปแลกเปนรปทใชไดกอน จงตองมขนตอนท 4 (สรปวาการหายใจระดบเซลลม 4

ขน)

ขนตอนทส Electron Transport System (ETS)

- เปนการนาพลงงานทเกบในอเลคตรอนออกมาแลกเปน ATP โดยการขนสงอเลคตรอนหลายขนตอน (จงไดชอขนตอนนวา ETS) จงทาใหได ATP หลายตว

- อเลคตรอนทมากบตวพาตางกน จะแลกให ATP ไดไมเทากน

เพมเตม Phosphorylation คอการเตม Pi ใหสาร ซงในทนถาเตมให ADP กจะหมายถงการสราง ATP ได จะเหนวาการ

สราง ATP ม 2 แบบ คอ

1. Substrate Phosphorylation เปนการสราง ATP โดยใชพลงงานจากการสลายสารตงตนโดยตรง เชน กลโคส 2. Oxidative Phosphorylation เปนการสราง ATP จาก ETS คอการถายทอดอเลคตรอนจาก NADH, FADH2

Glycolysis

• ตองใช 2 ATP ใหฟอสเฟตไปดงแขนกลโคส 2 ขางใหแบงครง (เปนขนตอนการลงทนพลงงาน)

• มอเลคตรอนกระเดนออกมาจากชวงทแบงครงออกนดวย ดงนนสาร C3 2 ตวทได จะจายอเลคตรอนให NAD

+ ไดเปน NADH แตมสาร C3 ออกมา 2 ตว จงได 2 NADH

• สาร C3 ทแบงครงไดจะมฟอสเฟตเกาะอยทขางหนง มนจะไปหาฟอสเฟตอสระมาเกาะอกขางโดยอตโนมตโดยไมตองไปเอามาจาก ATP (มเกาะ 2 ขางเสถยรกวาขางเดยว)

• สาร C3 แตละตวตอนนพลงงานสงมากแลว (มฟอสเฟตเกาะถง 2 ตว) ถงเวลาทมนจะปลอยพลงงานคน (ขนตอนตอจากนเปนตนไปจนจบการหายใจระดบเซลลจะเปนการคนพลงงานหมดแลว) โดยมนจะปลอยฟอสเฟตทงหมดทเกาะอยกบมนให ADP กลายเปน ATP ได 2 ATP แตม C 3 2 ตวจงได 4 ATP สาร C 3 ทไมมฟอสเฟตเกาะอยแลว กคอ Pyruvic Acid (Pyruvate)

• Glycolysis เกดใน Cytosol

• สรป ได ATP = 4 - 2 = 2 ATP (หกทลงทนไป) และได 2 NADH.........................................(จา)

การสราง Acetyl Co-A (จะอธบายตอ 1 Pyruvate แตเวลาจะคานวณตองคณ 2 ดวย)

• Pyruvate กยงพลงงานตาไมพอ จะเอาไปสลายตอ (ใชใหคม) โดยจะขนสงเขาส Matrix ของ Mitochondria

• จะสลาย C ตวหนงออกมา อยในรป CO2 โดยจาไววาทกครงทมการแยก CO2 ออกมา จะมอเลคตรอนหลดออกมาดวย นนคอจะได NADH ออกมาทกครง ***

• หลงจาก Pyruvate กลายเปนสาร C2 แลว จะมรถรบสงทชอ CoenzymeA (Co-A) มาเกาะเพอใหอยในสภาพท Active พอทจะไปเขา Kreb’s Cycle ได เรยกสารใหมนวา Acetyl Co-A

• สรปแลว 1 Pyruvate ไปเปน 1 Acetyl Co-A ปลอย 1 CO2 พรอมกบ 1 NADH แต 1 กลโคสให 2 Pyruvate จงให 2 Acetyl Co-A ปลอย 2 CO2 พรอมกบ 2 NADH............... (จา)

Kreb’s Cycle (Citric Acid Cycle)

• เกดตอจากเมอได C2 (Acetyl CoA) ออกมาแลว คราวนจะเอาไปสลายจนเปน CO2 หมด ทง 2 ตว ดงนนจะเกดใน Matrix เหมอนเดม

• เกดเปนวงจร อยางคราว ๆ คอ Acetyl CoA (C2) จะรวมกบสาร C4 ทขอ Oxaloacetic Acid (OAA) แลวก

ลดจานวนลงเปน C 5 (ชอ α - Ketoglutarate) โดยปลอย 1 CO2 พรอมกบให NADH 1 ตว (ตองมาคกนเสมอ) และจาก C 5 กปลด CO2 และให NADH อกอยางละ 1 ตว กลายเปน C4 ซงมหลายตวมาก พอเปลยนไปเปลยนมา โดยระหวางการเปลยนมการให 1 ATP ให 1 FADH2 และแถม NADH ใหอกตว สาร C4 กกลบคนมาเปน Oxaloacetate เหมอนเดม ไปจบกบ Acetyl Co-A ไดใหม

• อยากใหมองวา OAA (C4) เปนแคตวเขามาชวยมาสาร C2 ของเราผานวงจรกลายสลายตวเฉย ๆ แตตวทเราตองการรดพลงงานออกมานนคอตว C2 หรอ Acetyl CoA จงแตกเปน CO2 ไดแค 2 ตวเทานน

• สรป 1 Acetyl CoA ได 2 CO2 (สลาย C2 จนหมด ) ได 3 NADH (2 มาจากการสลาย C2 อก 1 ไดแถมตอนสราง OAA ใหม) ได 1 FADH2 และ 1 ATP (จากการสราง OAA ใหม) ดงนน 1 กลโคส ให 2 Acetyl CoA จงได 4 CO2, 6 NADH, 2 FADH2, 2 ATP.................................................................(จา)

Electron Transport System (ETS)

• ATP ทไดจาก 3 ขนตอนแรก มาจาก Substrate Phosphorylation จะสงออกนอก Mitochondria ไปใชไดเลย

• NADH และ FADH2 ทไดจะเขาไปสบรเวณ Inner Membrane ของ Mitochondria ซงมโปรตนฝงอยมากมาย บางตวกเปนเอนไซมดวย โปรตนเหลานจะชวยกนรบอเลคตรอนจาก NADH และ FADH2 ซงยงเปนอเลคตรอนทพลงงานมากอย แลวสงตอ ๆ กนใหพลงงานตาลง แลวเอาพลงงานนมาเปลยนจาก ADP ใหเปน ATP โดยมวธคอโปรตนบางตวจะ Pump H

+ (Proton) จาก Matrix เขาไปในชองวางระหวางเยอหม 2 ชน

(Intermembrane Space) เมอมอเลคตรอนวงผาน พอม H+ สะสมมาก ๆ กจะพยายามแพรกลบส Matrix

โดยจะกลบไดตองผานรของเอนไซม ATP Synthase บน Inner Membrane ซงเอนไซมนจะเอาพลงงานจากการวงของโปรตอนไปสราง ATP นนเอง

• อเลคตรอนทพลงงานตาแลวโปรตนจะสงไปใหกบ O2 โดยจะรบ 2 อเลคตรอนและจะไปหา 2 โปรตรอนมา กลายเปน H2O นนเอง ถอวา O2 เปนตวรบอเลคตรอนตวสดทายในการหายใจแบบใช O2

• จากภาพจะเหนวา อเลคตรอนจาก NADH จะเขาสการขนสงทจดเหนอกวาจาก FADH2 ทาให NADH แลกไดเปน 3 ATP แต FADH2 แลกไดแค 2 ATP

คานวณ พลงงานทไดทงหมด

1) ในเซลลตบ ไต หวใจ

ขนตอน พลงงานรปตาง ๆ ทได พลงงานในรป

ATP ทได (รวม) ATP โดยตรง NADH FADH2

Glycolysis 4-2 = 2 ATP

2 (แลกได 2x3 = 6 ATP) - 2+6 = 8

Acetyl Co-A -

2 (แลกได 2x3 = 6 ATP) - 6

Kreb’s Cycle 2 ATP

6 (แลกได 6x3 = 18 ATP)

2 (แลกได 2x2 = 4 ATP) 24

รวมทงหมด 38 ATP

2) ในเซลลกลามเนอ และเซลลทวไป จะแตกตางท NADH 2 ตวจาก Glycolysis ไมสามารถผานเขาไปใน

Mitochondria ไดงาย ๆ ตองเสยคาผานทางไปตวละ 1 ATP จงเหลอแลกเปน ATP ไดตวละ 2 ATP เทากบ FADH2

เลยแลกไดแค 2x2 = 4 ATP ดงน ในขณะทในเซลลตบ ไต หวใจไมตองเสยคาผานทาง

ขนตอน พลงงานรปตาง ๆ ทได พลงงานในรป

ATP ทได (รวม) ATP โดยตรง NADH FADH2

Glycolysis 4-2 = 2 ATP

2 (แลกได 2x2 = 4 ATP) - 2+4 = 6

Acetyl Co-A -

2 (แลกได 2x3 = 6 ATP) - 6

Kreb’s Cycle 2 ATP

6 (แลกได 6x3 = 18 ATP)

2 (แลกได 2x2 = 4 ATP) 24

รวมทงหมด 36 ATP

ตองสามารถตอบคาถามเหลานได

1. มคนกลาววา “เราสดเอาออกซเจนเขาไปแลวเปลยนมนเปน CO2” คณเหนดวยหรอไม ถาไม อธบายไดหรอไมวา O2 และ CO2 ไมไดอยในขนตอนเดยวกนของการหายใจระดบเซลล และตองตอบไดวา CO2 มาจากสารใด แต O2 ทนาเขาไป ถกเปลยนเปนสารใด

2. ตองสามารถคดไดวาการหายใจระดบเซลลทงหมด ตองใช O2 มารบอเลคตรอนทไดทงหมดกตว และจะไดนากตว โดยคดตามดงน (ยาวาตองอาใหจบกอน จงจะทาได) ออกซเจน O จะรบอเลคตรอนและโปรตรอน 2 ตว จงจะสรางไดเปน H2O (แตเรามกจะไมสนใจโปรตรอนด

เวลาคด เพราะโปรตรอนมอยมากมายในบรเวณนน เลอกมาใชไดอยแลว) ดงนนจะตองหาวา จากกระบวนการทงหมด มอเลคตรอนมาใหออกซเจนรบกตว จากความรทวา NADH+H

+ และ FADH2 ตางกรบอเลคตรอนกนอยางละ 2 อเลคตรอนตอ 1 โมเลกล คอ

NADH+H+ จะม 2 อเลคตรอนในตว และ FADH2 กจะม 2 อเลคตรอนในตว

การหายใจระดบเซลลทงหมด

• ให NADH+H+ ทงหมด 10 โมเลกล นนคอ มอเลคตรอนถกแบกมาเขา ETS 20 ตว

• ให FADH2 ทงหมด 2 โมเลกล นนคอ มอเลคตรอนถกแบกมาเขา ETS 4 ตว ดงนน มอเลคตรอนทมาเขา ETS ทงหมด 24 ตว ถาม 2 อเลคตรอน จะถกรบโดย 1 อะตอมของออกซเจน ได 1 H2O ดงนน 24 อเลคตรอนทได จะถกรบโดย 12 อะตอมของออกซเจน นนกคอ 6 O2 ได 12 H2O

และถาศกษาละเอยด จะพบวาการหายใจระดบเซลล จะใชนาดวย 6 โมเลกล ในชวงของ Kreb’s Cycle ดงนน จากทคดมาทงหมด จะไดวาสมการของการหายใจระดบเซลล คอ

C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + 38 ATP

ใช 1 กลโคส

เวลาเราเรยน

จากทคานวณ

ดานบน ใชตอน Kreb’s

Cycle มาจากการสลาย 1

กลโคส จากทคานวณ

ดานบน

เรองทตองร

1. การใชสารอาหารตวอนแทนกลโคส เชนกรดอะมโน กลเซอรอล กรดไขมน จะเกดการเปลยนแปลงโครงสรางใหคลายกบสารตามแบบของกลโคสทกลาวมาแลว แลวมาเขาตามวถของกลโคส ไดแก

• Glycerol (ม C 3 ตว) หนาตาคลายนาตาล C 3 ตวหนง จงมการเปลยนแปลงและมาเขาทชวง Glycolysis

• กรดไขมน (ม C เยอะมาก) จะตด C ออกมาทละ 2 ตว เปลยนเปน Acetyl Co-A เขา Kreb’s Cycle ตอไป

• กรดอะมโน (โครงสรางหลายแบบมาก) แตละชนดเปลยนแปลงตางกน มการมาเขาเกอบทกจดของวถกลโคส แตจะตองตด N จากกรดอะมโนออกมาดวย จงได NH3 เปนของเสยออกมา (เปนทมาของการขบถาย)

2. Anaerobic Cellular Respiration คอกระบวนการสลายกลโคสเมอไมม O2 มาเปนตวรบอเลคตรอนตวสดทายใน ETS ซงจะมหลายวธ แตทเราเรยนคอ กระบวนการหมก (Fermentation) หลกการมดงน

• หากไมมออกซเจนมารบอเลคตรอน บรรดา NADH+H+ ทแบกอเลคตรอนมา กจะปลอยอเลคตรอนไมได ทาให

มนไมสามารถกลบคนสภาพไปส NAD+ ปกตเพอจะกลบไปรบอเลคตรอนมาใหมเรอย ๆ จาก Glycolysis ได

ทาใหการหายใจระดบเซลลแมกระทงในชวงแรก ๆ คอ Glycolysis กหยดชะงกไปดวย

• แกปญหาโดยนาอเลคตรอนใน NADH+H+ ไปใชเพอใหได NAD

+ กลบคนมา โดย 2 อเลคตรอน (พรอม 2

โปรตรอน) จะถกดงไปใหกบ Pyruvic acid แทน กลายเปนสารอนขนมา เรยกกระบวนการหมก

b) Alcohol Fermentation คอเปลยนได 1 CO2 และสาร C2 1 ตว คอ Ethanol พบในยสต จงนามาใชหมกเบยร ไวนได

แผนภาพ Alcohol Fermentation สงเกตวาตางจากอนบนแคแยกสาร C3 ออกเปน C2 และ C1

• ดงนนเมอเกดการหายใจระดบเซลลแบบไมใชออกซเจนโดยมการหมกน จะทาใหสลายกลโคสไดแคชวง Glycolysis อยางเดยว เพราะ Pyruvic Acid ถกเปลยนไปเปนสารอนทไมใช Acetyl Co-A โดยอาจเปลยนเปนสารอนไดหลายแบบ แลวแตชนดของเซลล ทเราเรยนม 2 แบบ คอ a) Lactic Acid Fermentation คอเปลยนจากกรดไพรวกเปนกรดแลกตกโดยดง 2 อเลคตรอนและ 2

โปรตรอนจาก NADH+H+ ออกมาใชในการเปลยนแปลงสาร แตกรดแลกตกกยงคงมจานวน C 3 เทาเดม

โดยพบในกลามเนอ กรดแลกตกทาใหกลามเนอเมอย ลา และเปนตะครว

แผนภาพ Lactic Acid Fermentation สงเกตวามการเวยนใช NADH

ทฤษฎเซลล (Cell Theory)

นกสตววทยา ชวาน และนกพฤกษศาสตร ชไลเดน ไดรวมกนตงทฤษฎเซลล โดยการเพมเตมของรดอลฟ เวอรโชว

ในภายหลง ทฤษฎเซลลจงม 3 ขอ ดงน คอ

1) สงมชวตทกชนดประกอบดวยเซลล อาจมเซลลเดยว (Unicellular) หรอหลายเซลล (Multicellular) ยกเวนไวรส เปนสงมชวตทไมเปนเซลล

2) เซลลเปนหนวยพนฐานของสงมชวต คอเลกทสดทยงคงคณสมบตความมชวตอยได 3) เซลลจะตองเกดมาจากเซลลเทานน (พชมาจากพช สตวมาจากสตว)

ระบบเยอหมของเซลล (Membrane)

ออรแกเนลลบางชนดในเซลล และรอบ ๆ เซลลจะมเยอบาง ๆ หม ซงลกษณะโดยทวไปของเยอจะเหมอนกนหมด

คอเปน Phospholipid bilayer (กลบไปดหนา 19) และเรยงตวกนแบบทแตละตวไหลไปมาได นอกจากนในเยอหม

เซลลยงมโปรตนแทรกอยซงดานทหนออกนอกเซลลกมสายคารโบไฮเดรตยนออกไปดวย เรยกโครงสรางนวา Fluid

Mosaic Model

ภาพเยอหมเซลล ถาเปนเยอหมออรแกเนลลอน ๆ กจะคลาย ๆ กน แตไมมโปรตนและคารโบไฮเดรตแทรกแบบน

สาหรบออรแกเนลลทมเยอหม 2 ชน กจะม Phospholipid Bilayer 2 แถบเลย (ถาจะนบกจะได Phospholipid 4 แถว)

เรยกแบบนวา Double Unit Membrane

ชนดของเซลล

1. Prokaryotic cell (พบในพวก Prokaryote) ไดแกแบคทเรยและสาหรายสเขยวแกมนาเงน (Cyanobacteria / Blue Green Algae) ไมพบเยอหมนวเคลยส สารพนธกรรม (เปนสาย DNA ปลายปด คอเปนวงแหวนแค 1 วง ไมมโปรตน Histone) กระจายอยในบรเวณ Nucleoid และไมมออรแกเนลลทมเยอ

เซลล (Unit of Life)

หมทกชนด รวมถงไมม Cytoskeleton เซลลจงคอนขางคงรป และทาใหไมมการแบงเซลลแบบ Mitosis และ Meiosis (เพราะไมม Spindle Fiber) แตเซลลจะจาลอง DNA เปน 2 เทาแลวหกครงเลย เรยก Binary Fission มไรโบโซมขนาด 70 s (แตแบคทเรยบางพวกอาจมวง DNA เลก ๆ อกตางหาก เรยก Plasmid) แตจะมเยอหมเซลลบางสวนมวนตวเขาไปภายใน ทาหนาทในการหายใจ (คลาย cristae) หรอสงเคราะหดวยแสง คอมรงควตถฝงอย (คลาย Thylakoid) จะพบในแบคทเรยทสงเคราะหดวยแสงได (Photosynthetic Bacteria) และ Cyanobacteria

2. Eukaryotic cell (พบในพวก Eukaryote) ไดแก Protist เหดรา สตว พช มเยอหมนวเคลยส จงเหนขอบเขตสารพนธกรรม (เปนสาย DNA ยาว เปนเสนปลายเปด มกมหลายเสน และเกาะอยกบโปรตน Histone) มออรแกเนลลมากชนดกวา ซงจะอธบายตอไป ม Cytoskeleton แบงเซลลแบบ Mitosis และ Meiosis ได ไรโบโซมขนาด 80s

โครงสรางชองเซลล (Cell Structure)

1) สวนหอหมเซลล

→ เยอหมเซลล : Cell membrane (มในเซลลทกชนด ไวรสไมมตวน จงเปนสงมชวตทไมใชเซลล) ประกอบดวย Phospholipid Bilayer มโปรตนแทรกอย (ทาหนาทใหคารโบไฮเดรตเกาะ หรอาจชวยรกษาสภาพเยอหมเซลล หรอเปนชองผานของสารบางชนด) ทดานนอกมคารโบไฮเดรตไวใชสอสารกบเซลลอน บอกวาตวเองเปนใคร เชน Antigen ชนดตาง ๆ บนเมดเลอดแดง นอกจากนยงมคอเลสเตอรอลดวย เพอไมใหเยอเหลวเกนไป

→ ผนงเซลล : Cell Wall อยนอกสด มในแบคทเรย เปนสาร peptidoglycan ในเหดราเปน Chitin และในพชเปนสารหลายชนด สาหรบในพชแบงไดเปน 3 ชนยอย คอ

1. Middle Lamella อยนอกสด อยระหวางแตละเซลล เปนเหมอนกาวทยดไว เจรญมาจาก Cell Plate ตอนแบงเซลล ประกอบดวยสาร Pectin (Polysaccharide ชนดหนง)

2. Primary Cell wall สรางหลงจากชนแรก อยถดเขามา เปนของแตละเซลล เปน cellulose สวนใหญ และจะไมหนามาก มรเปนทางผานของ Cytoplasm ทเชอมระหวางเซลลตดกน เรยก Plasmodesma(ta) ซงเปนบรเวณทไมมผนงเซลลมาพอก

3. Secondary Cell wall สรางหลงสด เซลลพชบางชนดเทานนทม เปนสาร Lignin จะหนามาก สารผานไดยาก อาจมชวงทเปนร ตอมาจาก Plasmodesmata ของ Primary cell wall เรยก Pit โดยทวไปเซลลทมชนน Protoplasm จะโดนเบยดและตายไปในทสด

2) Protoplasm (สวนทอยภายในเซลลทงหมด) แบงเปน Nucleus และ Cytoplasm สวน Organelle ลอยอยใน Cytoplasm (ของเหลวของ Cytoplasm เรยก Cytosol) แบงออรแกเนลลไดดงน a) Nucleus เปนทอยของสารพนธกรรม ซงหนาทของสารพนธกรรมคอเกบขอมลการดารงชวตของสงมชวตไว

และถายทอดออกมา อยางเหมาะสมตอกาลเทศะ วาเซลลจะทาอะไรตอนไหน แลวยงสงผานไปยงรนตอ ๆ ไปไดอก

→ Nuclear Membrane (Nuclear Envelope) เปนแบบ 2 ชน มรกระจายอย เรยก Nuclear Pore เปนทางผานของ Ribosome และ mRNA

→ Chromatin เปนสาย DNA + Protein ทขดมวนไปมาหลายรอบจนเหนเปนเสน ถาจะแบงเซลลจะขดหนาอกมาก กลายเปนแทงโครโมโซม ถาสวนไหน DNA กาลงถกสงเคราะห จะคลายตวและสออนกวา

→ Nucleolus เปนบรเวณทบ ๆ ในนวเคลยส เปนแหลงสรางไรโบโซม โดยจะสราง rRNA ทน b) Cytoplasm ประกอบดวยของเหลว เรยก Cytosol และม Organelle ลอยอย แบงออรแกเนลลไดดงน

→ ออรแกเนลลทไมมเยอหม 1) Ribosome (พบในเซลลทกชนด) เปนตวชวยในการสรางโปรตน ประกอบดวย 2

หนวยยอยอยแยกกน จะมารวมกนเวลาทางาน แตละหนวยจะประกอบไปดวย ribosomalRNA (rRNA) รวมกบโปรตน ถาเปนไรโบโซมอสระใน Cytoplasm จะสรางโปรตนทใชภายในเซลล ถาเปนไรโบ ”ซมทไปเกาะบนเยอหมออรแกเนลลอน ไดแก ER (สวนทเปน RER) จะสรางโปรตนใชสงออกนอกเซลลทาง vesicle

2) Cytoskeleton คอเสนของโปรตนทชวยวางโครงสราง 3 มตใหกบเซลล และยงมหนาทอน ม 3 ชนด a. Microtubule (ใหญสดใน 3 ชนด) เปนสายของโปรตน Tubulin ชวย

ในการเคลอนทของ Organell เปนหลก และเปนองคประกอบของ Spindle Fiber, Centriole, Cilia, Flagella

b. Microfilament หรอ Actin Filament (เลกสดใน 3 ชนด) เปนสายของโปรตน Actin เกยวกบการเปลยนแปลงรปรางและไหลของ Cytoplasm เชน การไหลวนของเซลลพชทยงออน ( Cyclosis หรอ Cytoplasmic Streaming), การยดหดขาเทยม (Pseudopodium) ในอะมบา เมดเลอดขาวบางชนด เรยกวา Amoeboid Movement

c. Intermediate Filament (คอ Cytoskeleton อน ๆ ทไมเขาพวก 2 ชนดดานบน) เปนโครงตาขายตลอดเซลล อาจมาจากโปรตนไดหลายชนดแลวแตชนดเซลล เชนในผวหนงมาจาก Keratin

3) Centriole มาจาก Microtubule มาอยเปนมด เรยงตวแบบ 9 + 0 (ม 9 มด มดละ 3 Mictotubule โดยตรงกลางไมม Microtubule อยเลย รวมม 27 ทอ ) มกอยเปนควางตงฉากกน เรยกวา Centrosome หนาทคอเปน

ตวใหกาเนด Spindle Fiber ในการแบงเซลลสตว (เซลลพชไมม จะใช Polar cap ทาหนาทแทน) และยงทาหนาทเปนฐานภายในเซลลของ Cilia และ Flagella อกดวย

4) Cilia และ Flagella โครงสรางเหมอนกนตางทความยาวและจานวน ประกอบดวยไมโครทบล เรยงแบบ 9+2 (ม 9 มดรอบ ๆ มดละ 2 Microtubule โดยแตละมดมโปรตน Dynein เชอม ทาใหเคลอนไหวได และตรงกลางมอก 2 Microtubule รวมม 20 ทอ) Cilia มมากมายแตสน Flagella ยาวและนอย ทงสองชนดยนพนออกไปนอกเซลล ม Cell Membrane คลมไว บางทเลยบอกวามเยอหม 1 ชน

ลกษณะของ Flagellla และฐานท

เปน Centriole (สงเกต Dynein

Arm ของ Flagella)

→ ออรแกเนลลทมเยอหม 1 ชน 1) Endoplasmic Reticulum :ER อยตอจาก Nucleus เชอมตอไป อาจถง Cell Membrane ทา

หนาทสรางและลาเลยงสาร ถาใกลนวเคลยส จะมไรโบโซมมาเกาะ ทาหนาทสรางโปรตน เรยก Rough ER (RER) พบมากในเซลลตบออน (สรางโปนตนเยอะ ทงนายอย ทงฮอรโมน) ถาหางออกไป ไมมไรโบโซมมาเกาะ ผวจะเรยบกวา เรยก Smooth ER (SER) สรางไขมน และคอเลสเตอรอล รวมทงกาจดสารพษ พบมากในเซลลตบ (ตองกาจดสารพษทมากบอาหาร) นอกจากน ER ยงชวยสราง Membrane สงใหกบเยอหมเซลลและอวยวะอน ๆ เพอการขยายขนาดดวย

2) Golgi Body/Golgi Complex/Golgi Apparatus (ในพชเรยก Dictyosome) อยตอจาก ER รปรางคลายกน แตทขอบมการพองออกสรางเปนถงกลม ๆ เลก ๆ เพอลาเลยงสารได เรยก Vesicle ถา vesicle ไหนบรรจเอนไซมใชยอยสลายกเรยก Lysosome นอกจากน Golgo Body ยงทาหนาทดดแปลงสารตาง ๆ ทไดรบจาก ER ใหพรอมใช เชน เตมคารโบไฮเดรตใหโปรตน เปน Glycoprotein นอกจากน ในอสจ Golgi body จะสรางถง Acrosome ทบรรจะเอนไซมยอยสลายสารหมไขไปอยทหวของอสจ และในพช ยงสรางถงบรรจ Pectin ไปกนเซลลทไดหลงแบงนวเคลยส เรยก Cell Plate

ความสมพนธระหวางนวเคลยส-

ER- Golgi Body - Vesicle /

Lysosome - Cell Membrane

3) Lysosome ทาหนาทยอยสารตาง ๆ เชน รวมกบ Food Vacuole ทมอาหารอยจากการ Endocytosis เพอแลวยอย หรออาจไปรวมกบ vesicle ทบรรจของทไมใชแลว เชนออรแกเนลลหมดอายเพอยอย เรยก Autophagous (Auto = ตวเอง, Phage = กน) หรออาจแตกออกเพอยอยเซลลตวเองเมอตองตาย เชนหางลกออด เรยก Autolysis (Lysis = สลาย)

4) Vacuole คลาย vesicle แตมกใหญกวา มหลายชนด รปรางหลากหลายขนกบหนาท a. Contractile Vacuole พบใน Protist เซลลเดยวนาจดหลายชนด เชน Amoeba, Paramecium

(ในนาจดนาจะออสโมซสเขาเซลลตลอดเวลา) ชวยขบนาสวนเกนออกจากเซลล b. Central Vacuole / Sap Vacuole คออนใหญ ๆ ทเหนกนพนทสวนใหญในเซลลพช ใชใสของ

เสย เกลอแร และสารอน ๆ ทละลายนาไดอกหลายชนด เชน Anthocyanin ซงเปนรงควตถใหสแดง นาเงน มวงในพช เชนดอกไม และใสนา ทาใหเซลลพชเตง พบในพชเทานน เยอหมเรยก tonoplast

c. Food Vacuole ใสอาหาร พบในสตวและ Protist หลายชนดทมการ Endocytosis

→ ออรแกเนลลทมเยอหม 2 ชน (เชอวามาจาก Prokaryote ทถก Eukaryote กนเขาไป แตไมไดยอย) 1) Mitochondria หนาทสรางพลงงาน เยอหมชนใน (Inner Membrane) พบเวา เปน Crista(e) และ

ใน Matrix ม DNA วงแหวน, ไรโบโซม 70 s และเพมจานวนโดย Binary Fission (เหมอนแบคทเรย)

2) Plastid มหลายชนด ทกชนดกมเยมหม 2 ชน แตเยอภายในอกระบบหนงจะแตกตางกน เชน Chromoplast จะม carotenoid ฝงอย ถาเปน leucoplast จะไมมรงควตถ พนทสวนใหญใชสะสมอาหาร เชนแปง (เรยก Leucoplast ชนดนวา Amyloplast) ถาเปน Chloroplast จะเปนแบบทกลาวแลวในหนา 28 ม DNA วงแหวน, ไรโบโซม 70s และเพมจานวนโดย Binary Fission เชนกน

Mitochondria

Chloroplast (พอแกอาจเปลยนเปน Chromoplast ได เหนสเหลอง)

Note มในพช ไมมในสตว: Cell wall-Plasmodesmata / Plastid / Sap Vacuole-Tonoplast / Polar Cap

การแบงเซลล (Cell Division)

• หลกการคราว ๆ

o ทาไมตองแบงเซลล

เมอจะเพมจานวนเซลล แนนอนตองแบงเซลล เพราะตองการจานวนเพม แตเมอไหรละท

ตองการเพมจานวนเซลล

• ในการเจรญเตบโต เรากตองการเพมจานวนเซลล โดยเซลลทไดควรมสารพนธกรรม

เทาๆ กบเซลลแม ไมใชยงแบง สารพนธกรรมยงหายไป แบบนตายพอด

• ในการสบพนธ กม 2 แบบอก

o แบบไมอาศยเพศ จะตองการเซลลทหนาตาเหมอนเดม มสารพนธกรรมเทา

เดม เพราะไมตองไปรวมอะไรกบใคร จงเหมอนโคลนนงออกมา

o แบบอาศยเพศ เราตองการแบงเซลลเพอผลตเซลลสบพนธ เพอจะไปรวมกบ

เซลลสบพนธอกตวของอกเพศนง (นกถงอสจและไข) กรณนตางจากแบบ

แรก เพราะตองการเซลลทสารพนธกรรมลดลงครงนง เพราะพอมารวมกน 2

อนกจะกลบมาไดเทากบเซลลแม (นกถง 1 แบงเปน 0.5 เพอใหไปรวมกบอก

0.5 กลบมาเปน 1 ตามเดม)

เมอจะเพมขนาดเซลลมาก ๆ อาว แลวทาไมตองแบงเซลลละ ไมใชวธเพมขนาดเซลลทม

อยแทนโดยไมตองแบงเซลล คาตอบ ถาเซลลทใหญมากๆ มนจะมปรมาตรเพมขนเยอะ

ในขณะทพนทผวเพมขนนอย (ปรมาตรเทากบความยาวยกกาลงสาม แตพนทผว เทากบ

ความยาวยกกาลงสอง ดงนนปรมาตรเพมเรวกวา) ทาใหแลกเปลยนสารไดแยลง ของเสยคง

อาหารเขาไมถงตรงกลาง เพราะอวนเกน จงตองแบงเซลลชวย

o ปญหาทพบเวลาจะแบงเซลล : ใชชอวาแบง แตออกมา ตองไดสารพนธกรรมเทาเดม

(ไมเหมอนแบงเคกทพอแบงแลวได 2 ชนทเลกลง) จะแกปญหานอยางไร คาตอบ :

กกอนจะแบงเซลลกเพมจานวนสารพนธกรรมเปนสองเทาเหมอนๆ กน แลวเวลาแบงก

แบงออก พอแบงแลวจะไดเทาเดม (นกถง 1 เพมเปน 1+1 แลวกแบงสองอน จะไดเปน

1 และ 1 ซงเทาเดม) หลกการนใชกบทกระดบแมกระทงการแบงเซลลอยางงาย

ทสด ใน Prokaryote ทไมมนวเคลยส (เชนแบคทเรย) เรยกวา “Binary Fission” ตาม

ภาพ

o ในสงมชวตทมนวเคลยส (ยคารโอต) การแบงเซลลกซบซอนขน แตยงคงหลกการเดม

คอ กอนจะแบง ตองเพมจานวน DNA เปน 2 เทากอน เรยก DNA Replication หรอ

DNA Synthesis

รายละเอยด

• สงมชวตทกชนดประกอบดวยเซลล ซงแตละเซลลของสงมชวตยคารโอตนนจะมนวเคลยส ซงเปนทอยของสาร

พนธกรรม หรอ DNA (Deoxyribonucleic Acid) ซงสารพนธกรรมนทาหนาทกาหนดลกษณะตาง ๆ ของสงมชวต

และยงสามารถถายทอดลกษณะนไปสรนลกหลาน โดยปกตแลว DNA จะไมอยเปนเสนเปลอย ๆ แตจะอยรวมกบ

โปรตน (ชอฮสโตน) แลวขดแนนขนกลายเปนเสน ๆ ทตดส กระจายอยในนวเคลยสเมอดดวยกลองจลทรรศนแบบใช

แสง เรยกเสน ๆ นวา โครมาตน (Chromatin) ในภาวะทเซลลใด ๆ จะแบงเซลล โครมาตนจะหดสนเขาอกดวย

กระบวนการบางอยาง จากเสน กลายเปนแทงชดเจน เรยก โครโมโซม (Chromosome)

ภาพนแสดงใหเหนวา โครโมโซม 1 แทงกคอ DNA 1 เสนท

ขดเขาแนน ๆ จนเหนเปนแทงชดเจนนนเอง ความจรงทง

โครโมโซม และ DNA กคอสงเดยวกน

• การแบงเซลล ม 2 จดประสงค ทาใหแบงชนดการแบงเซลลได 2 แบบ

a) การแบงเซลลแบบ Mitosis เพอการเจรญเตบโต (2 n 2n หรอ n n) โครโมโซมเทาเดม หลกการ

คอเพมจานวน DNA เปน 2 เทา (แตจานวนโครโมโซมคงทตลอดเพราะ เพมจาก 1 Chromatid เปน 2

Chromatid ตอโครโมโซม) แลวแยกออกไปสเซลลลก 2 เซลล ซงกจะเหลอ DNA เทาเดม

หมายเหต การนบจานวนโครโมโซม นบทจานวน Centromere

ดงนน โครโมโซมน และ จงม 1 โครโมโซมเทากน

(Centromere คอจดตรงกลาง)

แตมจานวน Chromatid (แขนแตละขาง) ไม

เทากน อนซาย ม 1 โครมาตด อนขวาม 2

แสดงวาอนขวามจานวน DNA เปน 2 เทา

ของอนซาย นนคอโครโมโซมทเปนรป

ปาทองโกแบบน มนผานการเพมจานวน

DNA มาแลวนนเอง

ซงเมอแบงเซลล โครโมโซมจะถกแบงครงดงน

นนคอ แตละเซลลลกกได

โครโมโซมไป 1 แทง ทเหลอ

จานวน DNA เทาเดม ( 1 โครมา

ตด)

b) การแบงเซลลแบบ Meiosis เพอสรางเซลลสบพนธ (ตองแยก Diploid เปน Haploid หรอ 2nn เพราะ

เมอเซลลสบพนธ 2 ตวมารวมกน กจะได 2n ดงเดม ) มการจาลอง DNA เหมอนกน แตแบง 2 รอบ คอ

Meiosis I (2n n ลดจานวนโครโมโซมลงครงหนง คอแยก Homologous Chromosome ออกจากกน)

และ Meiosis II (n n คอแยก sister chromatid ออกจากกนเฉย ๆ) มการเกด Crossing Over ใน

ระยะ Prophase I ดวย (ถาอานตรงนยงไมเขาใจ ลองอานตอไปดกอนแลวขนมาอานตรงนใหม)

• ในสงมชวตปกตจะมจานวนโครมาตน /โครโมโซมคงท เชนในเซลลรางกายของคนมโครมาตน 46 เสน (หรอ

โครโมโซม 46 แทงนนเอง เพราะมนคออนเดยวกน)

• ในสงมชวตชนสงเชน พช และสตว จะมเซลลอย 2 ชนด

1. เซลลรางกาย (Vegetative cell) คอเซลลทกเซลลทเปนองคประกอบของรางกายของสงมชวต จะมโครโมโซม

ทเหมอนกน 2 ชด เรยก Diploid หรอ 2N กลาวคอโครโมโซมแตละแทงจะมอกแทงหนงทหนาตาเหมอนกนกบ

มน เรยกโครโมโซมคเหมอน เชนในคน โครโมโซม 46 แทงนสามารถจบคไดเปน 23 ค ซงในแตละคกหนาตา

เหมอน ๆ กน (โครโมโซมมหนาตาอยางไรบาง อานเพมเตมไดจากรปในเอกสารการเรยนหนา 19) โดย

โครโมโซมเหลานยงแบงออกไดเปน

โครโมโซมรางกาย ( Autosome) ไมเกยวของกบการกาหนดเพศ ทงสองเพศจะมโครโมโซมรางกาย

รปรางหนาตาเหมอนกนทกแทง จะควบคมลกษณะทว ๆ ไปในรางกาย เชนสผว สผม เปนตน ในคน

โครโมโซม 22 คแรก เปนโครโมโซมรางกาย

โครโมโซมเพศ ( Sex Chromosome) เกยวของกบการกาหนดเพศ ในสองเพศจะมโครโมโซมเพศ

รปรางไมเหมอนกนทงหมด เชนในคน โครโมโซมคสดทายเปนโครโมโซมเพศ ในผหญงคนจะเปน

โครโมโซม X ทงสองแทง อาจเขยน XX สวนในผชายมแทงหนงเปนโครโมโซม X เหมอนผหญง แตอกแทง

เปนโครโมโซม Y (รปรางไมเหมอนโครโมโซม X) อาจเขยน XY เปนทนาสงเกตวาในเพศหญงโครโมโซม

แตละคมหนาตาเหมอนกน ทง 23 ค สวนในเพศชาย โครโมโซมทเปนโครโมโซมรางกายแตละคหนาตา

เหมอนกน แตโครโมโซมเพศสองแทงหนาตาไมเหมอนกน แตอยางไรกตามยงอนโลมเรยกวาเปน

Homologous Chromosome อย

รหรอไม ในสงมชวตอน ๆ ทไมใชสตวเลยงลกดวยนมกมการใชโครโมโซมกาหนดเพศเชนกน แต

อาจไมเหมอนกบในคน เชนในสตวปกมโครโมโซมเพศ 1 ค ตวเมยมโครโมโซม ZW ตวผเปน ZZ

2. เซลลสบพนธ ( Gamete) จะมโครโมโซมเพยงครงหนงของโครโมโซมในเซลลรางกาย เรยก Haploid

โดยทวไปคอ 1 ชด หรอ Monoploid หรอ N นนคอแตละแทงจะไมมโครโมโซมคเหมอนเลย เชนในเซลล

สบพนธของคน ไดแก เซลลอสจ ( Sperm) และเซลลไข ( Ovum) จะมโครโมโซม 23 แทงเทานน โดยเปน

โครโมโซมรางกาย 22 แทงและโครโมโซมเพศ 1 แทง

** นอง ๆ มกจะเขาใจผด วาในเซลลรางกายมแตโครโมโซมรางกาย และเซลลสบพนธมแตโครโมโซมเพศ

แตในความเปนจรงแลว ทงเซลลรางกายและเซลลเพศ มโครโมโซมอยทงสองแบบ แตตางกนทจานวน **

นาร

ในความเปนจรง พชบางชนดมเซลลรางกายทมโครโมโซมมากกวา 2 ชด เชน 4 ชด (Tetraploid) 6 ชด ( Hexaploid) 8 ชด (Octaploid) เปนตน

รวมเรยกวา Polyploid ดงนนเซลลสบพนธของพชพวกน จะไมไดมจานวนชดโครโมโซมเพยงชดเดยว แตจะมจานวนชดเปนครงหนงของเซลล

รางกาย เชน 2 ชด ในกรณทเซลลรางกายเปน 4 ชด หรอ 3 ชด ในกรณทเซลลรางกายเปน 6 ชด เปนตน

• การแบงเซลล ( Cell division) เปนชวงทโครมาตนจะขดแนนเปนเสนโครโมโซม เพราะตองมการเคลอนท

คอนขางมาก ประกอบดวยการแบงนวเคลยส (Karyokinesis) และการแบงไซโตพลาสซม ( Cytokinesis) ขนการแบง

ไซโตพลาสซมไมซบซอน แตการแบงนวเคลยสจะซบซอนกวา และแบงไดสองชนด คอ

1. การแบงนวเคลยสแบบไมโตซส ( Mitosis) เปนการแบงเซลลเพอเพมจานวนเซลลรางกายดวยกน

ไมมการลดจานวนโครโมโซม คอหากเซลลรางกายเปน 2N กจะแบงไดเปนเซลล 2N จานวน 2 เซลล ดง

ภาพ

2. การแบงนวเคลยสแบบไมโอซส (Meiosis) เปนการแบงเซลลจากเซลลสบพนธ โดยเซลลทจะแบงให

เปนเซลลสบพนธกคอเซลลรางกายทอยภายในอวยวะเพศ ( Gonad) นนเอง นนคอตองแบงเซลลใหม

จานวนโครโมโซมลดลงครงหนง โดยทวไปคอ จาก 2N เปน N วธการกคอตองแยกโครโมโซมคเหมอน

ออกจากกน ไดเซลลลก 4 เซลล และ 4 เซลลนกจะพฒนาไปเปนเซลลสบพนธ ดงภาพ

• ในการแบงเซลลแบบไมโอซสนน โครโมโซมทเปนคกนจะตองแยกออกจากกน แตกอน

จะแยกออกจากกนนน จะมชวงหนงทโครโมโซมทเปนคกน มาอยขาง ๆ กน เพอ

แลกเปลยนชนสวนบางชนสวน ทาใหเกดความหลากหลายมากขน เนองจากไดรบ

ชนสวนของคของมนมาตอกบชนสวนเกาทมนมอย เรยกการเกด Crossing Over โดย

เกดในระยะ Prophase I ของไมโอซส

• โดยสรปแลว เซลลสบพนธทไดจากการแบงเซลลจากแบงเซลลแบบไมโอซส จะมโครโมโซมเพยงชดเดยว คอไมมค

แตเมอเซลลสบพนธของทงสองเพศ (ในคนคออสจและไข) มารวมกนแลว N กมารวมกบ N ไมมคกมารวมกบไมมค

กลายเปน 2N คอกลบมามคเหมอนเดม โดยในแตละคอนหนงไดมาจากพอ อกอนหนงไดมาจากแม หรอกลาวอยาง

งาย ๆ กคอในโครโมโซม 46 แทงของคนนนทแบงเปน 23 ค เราได 23 แทงมาจากพอ และอก 23 แทงมาจากแม (นก

เปนเหตผลวาทาไมคนเราถงมโครโมโซม 2 ชด เพราะเรามากพอและแมนนเอง) เรยกกระบวนการทเซลลสบพนธของ

ทงสองเพศมาผสมกนนวา การปฏสนธ ( Fertilization)

<< ภาพ เปรยบเทยบการ

แบงเซลลแบบไมโตซส

(ซาย) และไมโอซส (ขวา)

โดยสมมตใหเซลลเรมตน

เปนเซลล 2N ทมโครโมโซม

4 แทงหรอ 2 ค

(สงเกตชวงทมการจาลอง

DNA เปนสองเทา (DNA

Replication)

• ในการกาหนดเพศของมนษยนน เกดจากโครโมโซมเพศ ซงกเปนไปตามหลกการของไมโอซส และการปฏสนธ

เชนเดยวกบโครโมโซมคอน ๆ พจารณาไดดงน คอ

1. ในขนตอนการสรางเซลลสบพนธ มการไมโอซส โครโมโซมคท 23 (โครโมโซมเพศ) กตองถกแยกออก

จากกนไปในแตละเซลลสบพนธ ดงนนเซลลสบพนธเซลลหนง ๆ จะมโครโมโซมเพศแคแทงเดยว

ในเพศชาย (XY) จะสรางเซลลอสจทมโครโมโซมเพศเปน X หรอ Y กได คอมอสจ 2 แบบ

เนองจากเซลลตนกาเนดเซลลอสจ ซงเปนเซลลรางกาย

มโครโมโซมทง X และ Y ใหเลอก

ในเพศหญง (XX) เซลลไขแตละเซลลจะมโครโมโซมเพศ

คอโครโมโซม X เทานน เพราะเซลลตนกาเนดไข ซงเปน

เซลลรางกาย มโครโมโซม X ซากน 2 ตว

2. ในการปฏสนธ เกดได 2 กรณ ดงน

ถาเซลลไข (ม X) ไปรวมกบเซลลอสจทมโครโมโซมเพศ

Y อย ในไซโกตจะไดโครโมโซมเพศเปน XY และพฒนา

ไปเปนผชาย

ถาเซลลไข (ม X) ไปรวมกบเซลลอสจทมโครโมโซมเพศ X อย ในไซโกตจะไดโครโมโซมเพศ

เปน XX และพฒนาไปเปนผหญง

แผนภาพสรป

เมอพจารณาไมโอซส จากเซลลรางกายได

เปนเซลลสบพนธ และเซลลสบพนธมา

รวมกนเปนไซโกต ในการปฏสนธ โดยใน

แผนภาพเขยนทงโครโมโซมรางกายและ

โครโมโซมเพศ จงสามารถพจารณาเรอง

เพศของลกไดดวย

จะเหนไดวา จากการปฏสนธครงหนง

สามารถใหบตรชาย หรอบตรสาวกได

มโอกาสเทา ๆ กนทงสองเพศ คออยาง

ละ 50% หรอ ½

พอแม

อสจ ไข

ไซโกตทได

ทงหมดทกลาวมา เปนแนวคดของการแบงเซลล อยากใหนองทาความเขาใจทงหมดนกอน เมอเขาใจแลว

หนาตอไปจะกลาวถงชอของขนตาง ๆ ในการแบงเซลล ซงจรง ๆ แลวมนกคอขนตอนทนองเขาใจไปน

แหละ เพยงแตไปตงชอใหมน ดงนนถาจะอานไปสอบกควรจาเสยหนอยนะครบ

การแบงเซลลแบบไมโทซส (Mitosis) แบงเปนชวงแบงนวเคลยสและไซโตพลาสซม

(1) การแบงนวเคลยส (Karyokinesis)

1. ระยะอนเตอรเฟส (Interphase) – ชวงเตรยมตวสาหรบการแบงเซลล เซลลมอตราเมแทบอลซมสงมาก

เพราะมการสงเคราะห DNA, RNA และโปรตน จงเปนชวงทใชเวลานานทสด นวเคลยสมขนาดใหญเหนนวคลโอลสชดเจน

ภายในมเสนใยโครมาทน (Chromatin) ทยงไมขดตวแนนเปนแทง ซงตดสยอมไดเยอหมนวเคลยสยงไมสลายตว

แบงออกเปน 3 ชวง คอ

G1 phase หรอระยะกอนสงเคราะห DNA : มการสะสม RNA โปรตน เอนไซม และออรแกเนลลทมความ

จาเปนตอการสงเคราะห DNA และการแบงเซลล มกเปนระยะทนานทสด แตละเซลลจะมระยะของ

G1 ตางกน เซลลทแบงตวถ G1 สน แบงตวชา G1 นาน

S phase หรอระยะสงเคราะห DNA (DNA Synthetic Phase) - - มการสงเคราะห DNA (DNA

Replication)

G2 phase หรอระยะหลงสงเคราะห DNA - ปรมาณ DNA, RNA และโปรตนมากเพยงพอทจะใชในแบง

เซลล

2. ระยะแบงเซลล เรยก Mitotic phase เปนระยะทมองเหนโครโมโซม (Chromosome) แบงเปน 5 ระยะ คอ

ระยะโพรเฟส (Prophase) โครมาทนขดตวบดเปนเกลยวสนลงเหนเปนแทงโครโมโซม (Chromosome) ซง

ประกอบดวย 2 โครมาทด (Chromatid) เชอมตดกนทเซนโทรเมยร หรอ Kinetochore, นวคลโอลสและ

เยอหมนวเคลยสคอยๆ สลายไป ในเซลลสตวพบวาเซนโทรโซม มการสรางไมโครทวบล (Microtubule) ตอ

กนเปนสายยาว เรยกวา “เสนใยสปนเดล (Spindle Fiber)” โยงยดระหวางเซนโทรโซมทขวเซลลกบเซนโทร

เมยรของแตละโครโมโซม (เซลลพชไมมเซนทรโอลแตกมเสนใยสปนเดลโยงระหวางขวเซลล ( Polar

cap) กบเซนโทรเมยรของโครโมโซมเชนกน )

ระยะเมทาเฟส (Metaphase) โครโมโซมขดพนกนแนนเหนชดเจนทสด เรยงตรงกลางเซลลมองเหน

เปน 2 โครมาทด ระยะนจงเหมาะสมทสดในการนบจานวนโครโมโซม ทเรยก Karyotyping

ระยะแอนาเฟส (Anaphase) เสนใยสปนเดลหดตวจงดงแตละโครมาทดใหแยกออกจากกนไปยงขวเซล ล

ระยะนใชเวลานอยทสดเมอเทยบกบระยะอนๆ

ระยะเทโลเฟส (Telophase) โครมาทดแยกจากกนอยทขวเซลลแตละขางและคลายตวออกเปนเสนใยโคร

มาทน เสนใยสปนเดลสลายตวไป เยอหมนวเคลยสและนวคลโอลสเรมปรากฏใหเหน เหนนวเคลยสใหม

เปน 2 นวเคลยส

(2) การแบงไซโทพลาซม (Cytokinesis)

เซลลสตวเยอหมเซลลจะคอดเขาหากนบรเวณกลางเซลลโดยการทางานของ Microfilament จนแยกหลดออก

จากกนเปนเซลลใหม 2 เซลล เรยก Cleavage furrow

เซลลพช มการสราง แผนกนเซลล (Cell Plate) มาจาก Golgi body เรมจากแนวกลางเซลลไปยงขอบเซลลทง

สองขางจนจรดกบผนงเซลลทกดาน ตอมาเกดการสะสมเซลลโลสบนแผนกนเซลลน เกดเปนผนงเซลลกนกลาง

เซลลใหมทง2 เซลล

Note

ในการแบงเซลลแบบไมโตซส เซลลลกทไดอาจแบงเซลลแบบ Mitosis ตอไดเลย (เรมเขา

G1S G2) ตอไดเลย เพราะเปน 2N ตามปกต เรยกวาเกดวงจร Cell cycle (วฏ

จกรเซลล) ขน ซงไมพบในไมโอซส เนองจากเซลลลก เปน N ไมใช 2N จงแบงตอไมได

การแบงเซลลแบบไมโอซส (Meiosis) ตางจากไมโตซสทจะมการแบงนวเคลยส 2 ครง (ครงแรกแบงจาก 2N N คอ

แยก Homologous Chromosome ครงทสองแบง NN คอแบง Sister chromatid ของแตละโครโมโซมออกจากกน จง

ไดจานวนโครโมโซมเทาเดม คลายในไมโตซส)

(1) Karyokinesis

1. ระยะอนเตอรเฟส (Interphase) เหมอนไมโทซสคอม 3 ระยะยอย (G1, S, G2) มการจาลอง DNA มการ

สงเคราะห RNA และโปรตน เพอเตรยมพรอมทจะแบงเซลล เยอหมนวเคลยสและนวคลโอลสยงไมสลายไป

2. ระยะแบงนวเคลยส แบงออกเปน 2 ระยะใหญ คอไมโอซส I และ ไมโอซส II

2.1 ไมโอซส I (Meiosis I) เปนระยะททาใหลดจานวนโครโมโซมลงครงหนง แบงเปน 4 ระยะยอย คอ

ระยะโพรเฟส I (Prophase I) มการหดตวของโครมาตนเปนแทงโครโมโซม และ Homologous

Chromosome มาจบคกนเรยงตามความยาวของโครโมโซมทาใหโครโมโซมตรงกนทกจด

เรยกวา “Synapsis” อยกนเปนคเรยกวา “ไบเวเลนต (Bivalent)” แตละไบเวเลนต

ภาพการแบงเซลล

Mitosis ในสตว

สงเกต cleavage furrow

สงเกต Cell plate ในการ

แบงไซโตพลาสซมในพช

ในสตวม Centriole ท

Centrosome เปนตว

สราง Spindle fiber

พชไมม Centriole แตเปน

Polar cap ทสราง

Spindle fiber

ประกอบดว ย 4 โครมาทด จงเรยกสภาพนวา “เทแทรด (Tetrad)” (โครมาทดของโครโมโซม

เดยวกน เรยกวา “ซสเตอรโครมาทด (Sister Chromatid)” สวนโครมาทดของโครโมโซมทเปน

ฮอโมโลกสกนเรยกวา “นอนซสเตอรโครมาทด (Non-Sister Chromatid)”) ในชวงปลายระยะ

นมการแลกเปลยนชนสวนของนอนซสเตอรโครมาทด เรยกวา “ครอสซงโอเวอร (Crossing

Over)” บนตาแหนงบนโครโมโซมทเรยกวา “ไคแอสมา (Chiasma)” ทาใหยน (Gene) มการ

เรยงตวใหมและเกดการแปรผนทางพนธกรรม (Variation) ขน ทายสดแลวนวคลโอลสและ

เยอหมนวเคลยสเรมสลายไป ทาใหไบเวเลนตกระจายอยในเซลล

ระยะเมทาเฟส I (Metaphase I) โครโมโซมหดสนทสด เซนโทรเมยรของทกไบเวเลนตเรยง

ตวกลางเซลลโดยมเสนใยสปนเดลยดทเซนโทรเมยรของทกไบเวเลนต ซงกาลงแยกจากกนไป

ยงขวเซลลแตละขาง

ระยะแอนาเฟส I (Anaphase I)

เสนใยสปนเดลดงโครโมโซม แต

ละคของไบเวเลนตไปยงขวเซลล

แตละขางมากขนโดยโครโมโซมยง

ประกอบดวย 2 โครมาทด (ไมได

ดงแยกโครมาตดออกจากกน)

ระยะเทโลเฟส I (Telophase I) โครโมโซมแยกไปถงขวเซลล แตละฝงจงมจานวนโครโมโซม

เปนแฮพลอยด (n)

2.2 ไมโอซส II (Meiosis II) เปนระยะทไมมการสงเคราะหโครโมโซมใหม (มขนตอนเชนเดยวกบการ

แบงเซลลแบบไมโทซส) ทาใหจานวนโครโมโซมเปนแฮพลอยดเหมอนเดม แบงเปน 4 ระยะ คอระยะโพรเฟส II

(Prophase II), ระยะเมทาเฟส II (Metaphase II), ระยะแอนาเฟส II (Anaphase II) เปนการดง sister

chromatid ของโครโมโซมแตละแทงแยกจากกนเหมอนใน Mitosis, ระยะเทโลเฟส II (Telophase II)

(2) การแบงไซโทพลาซม (Cytokinesis) การแบงไซโทพลาซม เกดโดยวธเดยวกบไมโทซส (คอ Cell plate ในพช และ

Cleavage ในสตว) ผลลพธทไดคอ ได 4 เซลลลก (เซลลสบพนธ) แตละเซลลมพนธกรรมเปน N คอครงหนงของเซลล

รางกาย

ภาพสรปการแบงเซลลแบบไมโอซส สงเกตวาการ Crossing over ทาใหเกดโครโมโซมทม DNA รวมกลมตางไปจากเดมได

สรปขอแตกตางระหวาง Mitosis และ Meiosis

ขอเปรยบเทยบ ไมโตซส ไมโอซส

จานวนเซลลลกทได และโครโมโซม 2 เซลล แตละเซลลม 2N เทาปกต 4 เซลล แตละเซลลม N (ลดครงหนง)

ความหลากหลายทางพนธกรรม เซลลลกทไดเหมอนกนและเหมอนเดมทก

ประการ ไมเกดความหลากหลาย

เกดความหลากหลายของเซลลลก จากการ

Crossing over และการเลอกของโครโมโซม

คเหมอนวาแทงไหนไปฝงไหน

การจบคของ Homologous โครโมโซม ไมเกดขนเลยตลอดการแบงเซลล ม Synsapsis ในระยะ Prophase I

การเขา Cell cycle ม เซลลลกจะแบงไมโตซสตอได เซลลลกแบงเซลลตอไมไดแลว เหลอแค N

พบในการแบงเซลลเพอ... เตบโต, สบพนธแบบไมอาศยเพศ สรางเซลลสบพนธในการสบพนธแบบอาศย

เพศ

การตดตอสอสาร และลาเลยงสารระะหวางเซลล

1. การลาเลยงสารผานเซลล แบงออกไดเปนประเภทหลก ดงน

a. การลาเลยงแบบทไมใชพลงงาน ( Passive Transport) การเคลอนทของสารเปนไปตามหลกธรรมชาตของสาร

นน คอจากทมความเขมขนสารนนสงไปตา แบงไดตามเสนทางทใชในการเคลอนทไดดงน

i. Simple Diffusion คอการแพร เชนการแพรของสารผานเยอหมเซลล มกเกดกบสารขนาดเลก หรอละลายใน

ไขมนไดด

ii. Facilitated Diffusion คอการแพรทตองผานรของโปรตนบนเยอหมเซลล เพราะสารขนาดใหญหรอละลายใน

ไขมนไดไมด มขวสง เนองจากโปรตนบางชนด เปนรแทรกผานในเยอหมเซลล ไดแก Channel protein และ

Carrier Protein

iii. Osmosis เปนการแพรของโมเลกลนาผานเยอหม ซงมกเปนเยอหมเซลล จะแพรตามความเขมขนของนา ซง

ตรงขามกบทศทางความเขมขนของสารละลาย คอจากทสารละลายความเขมขนตาไปสง แตไมไดขด

หลกการแพร เพราะพจารณาแคนา

b. การลาเลยงแบบทใชพลงงาน ( Active Transport) คอการแพรของสารจากทศความเขมขนตาไปสง ซงขดกบ

หลกธรรมชาต จงเกดไมไดเองตองใชพลงงาน ATPจากเซลลมาชวย เหมอนการปมนาขนทสง สารจะแพรผาน

โปรตนบนเยอหมเซลลทเรยก Pump

ตองร เราแบงสารละลายทอาบอยรอบเซลลไดเปน 3 แบบตามความเขมขนเมอเปรยบเทยบกบความ

เขมขนภายในเซลล เนองจากจะมผลตอเซลลนน ๆ

1. Hypertonic/Hyperosmotic solution คอเขมขนกวาภายในเซลล (นานอยกวาตวถกละลาย) ดงนนนา

ในเซลลจะออสโมซสออกนอกเซลล ผลคอเซลลเหยว ( Plasmolysis) ในพชกจะเหยว เชนเวลาใสปย

เขมขนเกนไป

2. Hypotonic/Hypoosmotic solution คอเขมขนนอยกวาในเซลล นาทมมาก จงออสโมซสเขาเซลล

เซลลจะแตง (Plasmoptysis) ถาในพชทมผนงเซลลแขงแรงลอมอย จะไมแตกแตจะเตงตงด แตถาใน

เซลลสตว เตงมากๆ จะแตก (Cytolysis) ได เชนเซลลเมดเลอดแดงแตก เรยก Hemolysis

3. Isotonic/Isoosmotic solution คอเขมขนเทา ๆ กบในเซลล ดงนนนาจะเขาออกเซลลเทากน ไมเตง

หรอไมแตก

c. การลาเลยงแบบทงกอนมวลสาร (Bulk Transport) บางทจดเปน Active Transport อยางหนงเพราะตองใช

ATP เขาชวย แตเปนการทเซลลกลนกนสารนนเขามาทงกอน ( Endocytosis) หรอเอาสารอะไรออกไปจากในเซลล

ทงกอน (Exocytosis) โดยไมไดผานเยอหมเซลล แบงเปนสามชนด ดงน

i. Phagocytosis คอการกน มการยนเทาเทยมออกไปลอมของแขงแลวกนเขาสเซลลแบบไมเลอกชนดสาร

ii. Pinocytosis คอการดม เปนการทเยอหมเซลลเวาลงมาใหของเหลวทจะดมตามลงมาแลวเขาสเซลลแบบไม

เลอกชนดสาร

iii. Receptor-mediated endocytosis คลายกบการ Pinocytosis แตมโปรตนทจบสารบางชนดอยางจาเพาะเพอ

เลอกกนสารบางอยางทตองการเทานน

iv. Exocytosis เปนกระบวนการตรงขามกบ Endocytosis

2. การตดตอสอสารระหวางเซลลมากกวา 1 เซลลขนไป เกดไดหลายวธ เชน

a. ใชสารเคมจากเซลลผสงสญญาณไปใหเซลลผรบทมโปรตนใชจบอยางจาเพาะ เชนในการผสมพนธแบบใชเพศ

ของยสต

b. กรณเซลลทอยตด ๆ กนเลยในเนอเยอของสงมชวตหลายเซลล จะใช ชองเชอมตอระหวางเซลล เชน Gap

junction ในสตว และ Plasmodesmataในพช

Endocytosis

การสอสารในยสต Plasmodesmata Gap junction

1. การคนพบ gene และ Chromosome

• การคนพบโครโมโซม เกดจากไดคนพบวาสงมชวตใหมเกดจากการรวมตวกนของ gamete พอและแม ประกอบกบการยอมสโครโมโซม จงทาใหคนพบ Mitosis และ Meiosis

• การคนพบยน

⇒ แตเดม เมนเดลเรยกหนวยถายทอดทางพนธกรรมวา Factor (ตอมากเรยกวายนนนเอง) แจยงไมรจกโครโมโซมหรอ DNA

⇒ Walter Sutton เปนผตง Chromosome Theory of Inheritance ซงบอกวายนอยบนโครโมโซม ซงจะถกถายทอดตอไปในแตละรน

⇒ ขอคาดเดาวา gene อยบนโครโมโซม a) ม Homologous Chromosome และยนกมเปนค ๆ ของ Allele เชนกน b) ทงสองอยางสามารถถายทอดตอไปได c) โครโมโซม ม Meiosis I และ gene กม Law of Segregation คอตองแยกจากคของมน d) โครโมโซมตางคจะไปรวมกนอยางอสระในการแบงเซลล Meiosis เชนเดยวกบ Law of Independent

Assortment ของ Gene 2. การคนพบ DNA

• นานวเคลยสของ Leucocyte (White Blood Cell) มาเตม pepsin (ยอยโปรตน) แลวตรวจ ยงคงพบ P และ N อย จงตงชอสารทเหลอวา Nuclein ตอมาพบวาเปนกรด จงเรยก Nucleic Acid

• มความเหน 2 ฝายคอ DNA เปนสารพนธกรรม และทบอกวา โปรตนในนวเคลยสเปนสารพนธกรรม เพราะมกรดอะมโนถง 20 ชนด จงสามารถสรางความหลากหลายของลกษณะทางพนธกรรมได

• การทดลองของ F.Griffith

⇒ Bacteria กอโรคปอดบวม (Pneumonia) 2 สายพนธ (แต Species เดยวกน) a) ม Capsule ลอมรอบเซลล รวมกนเปน Colony จงมลกษณะเรยบ เรยกสายพนธ S (Smooth) จะ

กอโรคปอดบวม ถาฉดใสหนจะทาใหหนตาย b) ไมม Capsule จะไมเปนอนตราย รวมกนเปน Capsule หยาบ เรยกสายพนธ R (Rough)

⇒ การทดลอง 1) ฉด S ใสหน หนตาย 2) ฉด R ใสหน หนไมตาย 3) ฉด S ทนาไปตมแลวใสหน หนไมตาย 4) ฉด S ทนาไปตมแลว นามาผสมกบ R ทมชวต ปรากฏวาหนตาย

⇒ สรปผลไดวา มบางสวนจาก S ทตาย (โดนตม) รวไหลออกเขาไปใน R เปลยน R ใหเปนสายพนธ S ได

• การทอลองเพมเตมของ Avery และคณะ 1) ตม S ใหเดอด นาสารสกดมา แบงใส 4 หลอด ดงน หลอดท 1 เปนชดควบคม ไมใสอะไรเลย (เหมอนดานบนเลย) หลอดท 2 ใส RNase (ยอย RNA) หลอดท 3 ใส Protease (ยอยโปรตน) หลอดท 4 ใส DNase (ยอย DNA)

2) นาทง 4 หลอดมาใสในสายพนธ R ทมชวต กทาให R เปลยนเปน S ได (ฉดใสหน หนจะตาย) ยกเวนหลอดทยอย DNA ทงไปคอหลอดท 4 สรปผลไดวา DNA เปนสารพนธกรรมของสงมชวตสวนใหญ โดยเปนองคประกอบของ gene นนเอง (ยกเวนไวรสบางชนด ม RNA เปนสารพนธกรรม)

3. โครโมโซม

• ยนคอชวงของ DNA ทควบคมลกษณะทางพนธกรรม และอยบนโครโมโซม (คาอธบายเชง Cytology)

สารพนธกรรม (DNA-Gene-Chromosome)

• โครโมโซมมหลายรปราง ดจากตาแหนงของ Centromere (คาอธบายเชง Morphology) 1) Telocentric Centromere 2) Acrocentric 3) Submetacentric 4) Metacentric (1) (2) (3) (4)

• Somatic cell ของสงมชวตชนสงเปน Diploid (2n) พอ Meiosis กไดเปน Haploid gamete (n)

• จานวนโครโมโซมของแตละ species จะตางกน หรออาจบงเอญเทากน แตรปรางกจะไมเหมอนกน (เปนหนงใน Reproductive Isolation ในบทววฒนาการ) โดยจานวนโครโมโซฒมกจะแประผนตรงกบความซบซอนของสงมชวต

• โครโมโซม ประกอบดวย DNA เปน 1/3 Histone 50%

Protein เปน 2/3 Non-Histone 50%

Note Histone เปนโปรตนทมาจากกรดอะมโนทมประจบวก จะจบกบ DNA ทมหมฟอสเฟตมประจลบ เพอ

Neutralize สวน Non-Histone Protein ใชเรยก Protein อน ๆ ทไมมประจบวก เชนเอนไซมตาง ๆ

• การขดตวเปนโครโมโซม DNA จะรวมกบ โปรตน Histone เปนโครงสรางกลม ๆ คลายลกปด เรยก Nucleosome (คอ DNA ทพนรอบ Histone Protein โดย Histone บางตวจะทาหนาทเชอมระหวาง Nucleosome) แลวจงขดไปมาอกหลายรอบจนเปนเสนหนา ๆ ของ Chromatin แลวจงขดเปนแทงโครโมโซมตอไป

• การศกษาโครโมโซม อาจถายภาพ แลวนามาจดเรยงเปนค ๆ ใหเปนระเบยบเปนแผนภาพ เรยกการทา Karyotype สามารถใชตรวจความผดปกตของโครโมโซมไดดวย โดยมากเอามาจากเซลลเมดเลอดขาวชนด Lymphocyte

Nucleosome

ภาพ Nucleosome ซงมาขดอกหลายรอบกวาจะเปนแทง

• Genome = สารพนธกรรมทงหมดในสงมชวตแตละชนด มกแบงเปน Genome ในนวเคลยส, Genome ในไมโตคอนเดรย หรอคลอโรพลาสตเปนตน เชน Genome ของคน, Genome ของแบคทเรย, Genome ของไวรส เปนตน (แตเดม Genome หมายถงสารพนธกรรมทเปน Haploid เชน พวก Diploid จะมจโนม 2 ชด)

4. องคประกอบของ DNA

• ม Monomer คอ Nucleotide

• Nucleotide ประกอบดวย 1) Nitrogenous Base (Base ทมไนโตรเจน) แบงเปน 2 พวก

a) Purine : A และ G เปนวงแหวน 2 วง b) Pyrimidine : C, U (ใน RNA) หรอ T (ใน DNA) โดย 2 ตวนจะเหมอนเปนตวเดยวกน เพยงแค

อยใน RNA และ DNA เทานน Pyrimidine เปนวงแหวนหกเหลยมวงเดยว Note เบสตางชนดกน ทาใหนวคลโอไทดตางกน ดงนนนวคลโอไทดจงม 4 ชนด เรยกชอนวคลโอไทดตามชนด

เบสทเปนองคประกอบได เชน A, T, C, G เพราะการเกดปฏกรยาตาง ๆ โดยเฉพาะการจบคนน เกดทเบส

เปนหลก

2) Deoxyribose ใน DNA แตเปน Ribose ใน RNA ทงคเปนนาตาล Pentose 3) หมฟอสเฟต (ประจลบ)

• การเชอมตอเปนโมเลกล Polymer

⇒ O จากหมฟอสเฟตทนวคลโอไทดตวหนง (เกาะทปลาย 5’ ของนาตาล) ไปจบกบหม OH ทตาแหนง 3’ ของนาตาล จงดงนาได1 โมเลกล เกดพนธะ Phosphodiester Bond จบกนไปเรอย ๆ เปนสายยาว เรยก Polynucleotide

⇒ ปลาย 2 ฝงของ Polynucleotide ขางหนงตะมหมฟอสเฟตอสระ เรยกปลาย 5’ สวนปลายอกดานจะม OH อสระ เรยกปลาย 3’

⇒ ถาเปน RNA จะม Polynucleotide สายเดยวกสามารถทางานไดแลว แตอาจมการขดมวนเกดพนธะไฮโดรเจนกนเองระหวางเบสภายในสายเดยว แลวแตชนดของ RNA

Karyotype จดโครโมโซมเปนค ๆ แลว

สงเกตวาโครโมโซม จะม 2 โครมาทด

แลว เนองจากเจาะดเวลากาลงแบง

เซลล สงเกตวาเจาของโครโมโซมชดน

เปน Down’s syndrome คอมโครโมโซมคท

21 เกนมา 1 แทง รวมเปน 3 แทง

(โครโมโซมเพศอยสดทาย และปกต)

ภาพ mRNA ในสายกจะมลาดบเบสเรยงตางกนไป ภาพ tRNA ใน 1สายมการพบไปมา และมลาดบ

เบสชวงหนง (3 ตว) ทาหนาท Anticodon และ

ปลายขางหนงจบกบกรดอะมโน

⇒ ในกรณ DNA สาย Polynucleotide 2 สายจะมาเขาคกน โดยเรยงสลบทศ 3’ 5’ อกสายกจะเปน 5’ 3’ เรยก Antiparallel โดย 2 สายจบกนดวยพนธะไฮโดรเจนระหวางเบส จานวนพนธะทเกดระหวางเบสแตละคกตางกน โดย A T (2 พนธะไฮโดรเจน) และ C G (3 พนธะไฮโดรเจน) พดงาย ๆ วาเบสพวรนตองจบกบไพรมดน

• Chargaff’s Rule เปนการคนพบใน Genome ของ Eukaryote เปนทมาของการสนนษฐานวาเบสมการจบคกนดวยพนธะไฮโดรเจน 1) ปรมาณเบส A ใกลเคยงกบปรมาณเบส T และปรมาณเบส C ใกลเคยงกบ

ปรมาณเบส G นนคอ A:T = C:G = 1 2) ปรมาณ A-T : C-G จะคงทในสงมชวตแตละชนด

• การคนพบโครงสราง 3 มตของ DNA โดยนาผลก DNA มาฉายรงส X แลวดการเลยวเบนไปตกบนฉาก เรยก X-ray Diffraction โดย Maurice และ Rosalin Franklin ตอมา Watson และ Crick กนาแผนภาพมาแปลผล จงเปนผคนพบโครงสราง 3 มตของ DNA

5. โครงสรางของ DNA (สรป)

• Double Strand ของ Polynucleotide เรยงตว Antiparallel

• 2 สายจบกนดวย H-bond ระหวางเบสคสม ซงม 2 ค เรยก Complementary Base Pair

• สายคเวยนขวา ตามเขมนาฬกา ม 10 คเบสตอเกลยว

• มหมฟอสเฟตและนาตาลเปนแกนหลกของแตละสาย (Sugar-Phosphate Backbone) 6. สมบตของสารพนธกรรม

1) ตองสามารถเพมจานวนได โดยลกษณะคงเดม เพอถายทอดตอไป DNA Replication 2) ควบคมใหเซลลสงเคราะหสารตาง ๆ ได การสงเคราะหโปรตน 3) มการเปลยนแปลงจากเดมไดบาง เพอใหเกดววฒนาการ Mutation

7. DNA Replication

• เปนแบบ Semi-Conservative คอ ใน DNA โมเลกลใหม ม Polynucleotide 1 สายมาจาก DNA เดม ดงภาพดานขาง โดยการจาลอง DNA น พบจากการทใสเอนไซม DNA Polymerase ลงไป จะได DNA ทม A+T : C+G เทาเดมทกประการ

• กระบวนการมดงน 1) Polynucleotide ทง 2 สายของ DNA แม จะคลายเกลยขวแยกจากกน

3’

5’

2) การสงเคราะห DNA สายใหม จะมทศทางจาก 5’ 3’ เสมอ 3) Polynucleotide เดม สายทเปน 3’ 5’ จะสามารถสรางสายใหมในทศทาง 5’ 3’ ยาวไปไดเลย

โดยเอนไซม DNA Polymerase จะนาเบสทเปนคสมกบเบสเดมมาจบ และเชอมตอกนเปนสายไปเรอย เรยกสายนวา Leading Strand

4) Polynucleotide เดม สายทเปน 5’ 3’ จะสามารถสรางสายใหมในทศทางสวนกบ Leading Strand จงเกดเปนสายสน ๆ ไมตอเนองจานวนมากทกครงทมการคลายเกลยวเพม เรยก Lagging Strand โดยภายในแตละสายกเปนทศทาง 5’ 3’ โดยใช DNA Polymerase เชนกน

5) เอนไซม Ligase จะเชอม Lagging Strand แตละอนใหเปนสายเดยวกน 6) เมอสายแมคลายเกลยวจนสด กจะได DNA ใหม 2 โมเลกลทเหมอนเดมทกประการ

8. การสงเคราะหโปรตน

• จากขอมลบน DNA (ลาดบเบสทตาง ๆ กนกเปนขอมลทตางกนแลว) ในนวเคลยส จะตองแปลใหเปนลาดบกรดอะมโนของสายโปรตน ใน Cytoplasm

• ตวกลางในการถายทอดขอมลคอ RNA ซงมหลายชนด และเกยวของกบการสงเคราะหโปรตนตาง ๆ กน 1) mRNA (messenger RNA) ถอดรหสจาก DNA แลวออกไปส Cytoplasm 2) tRNA (transfer RNA) จะนากรดอะมโนมาและจบกบ mRNA อยางจาเพาะลาดบเบส 3) rRNA (ribosomal RNA) เปนองคประกอบของ Ribosome

• กระบวนการสงเคราะหโปรตน ม 2 ขนหลก 1) Transcription (การถอดรหส) คอถอดรหสจาก DNA ในนวเคลยส มาส mRNA ท Complentary กน

และสงออกมานอกนวเคลยส พรอมจะแปลเปนลาดบกรดอะมโน (ขนนเปลยนจากภาษาเบส เปนภาษาเบส แคเปลยนจาก DNA เปน RNA)

2) Translation (การแปลรหส) คอการแปลรหสจากภาษาเบสบน mRNA เปนภาษากรดอะมโน (ดภาพหนาถดไป)

ภาพรวมการสงเคราะหโปรตน (Protein Synthesis)

• กระบวนการ Transcription (รายละเอยด) 1) เอนไซม RNA Polymerase จะเขามาทาให DNA บรเวณทตองการถอดรหส (บรเวณยนนนเอง) คลาย

เกลยวโดยทาลาย H-Bond 2) Ribonucleotide (= nucleotide ของ RNA) ทมอยจะเขาจบคกบเบสคสมบน DNA โดยจบท

Polynucleotide สายใดสายหนงเทานน อกสายกไมทาอะไร โดยการจบคอ A U, C G, G C และ T A

3) RNA Polymerase จะเชอม ribonucleotide จนเปนสายยาว โดยทศทางจาก 5’ 3’ เสมอ (ดงนนตองจบกบ DNA สายทมทศทาง 3’ 5’)

• กระบวนการ Translation (รายละเอยด) 1) mRNA ทไดจะสงออกไปนอกนวเคลยส (แตใน Prokaryote กจะทาแปลรหสไดเลยทงทยงถอดรหสไม

เสรจ) โดยบน mRNA จะมลาดบเบสตอกนยาว ๆ แตการแปล จะแปลทละ 3 ตว เชน ATT, UAA เปนตน โดยแตละชดนเรยกวา Genetic Code หรอ Triplet code หรอ Codon ซงแตละชดกแปลเปนกรดอะมโนไดตางกน (ใช tRNA ชวย) โดย 1 ชด ใหกรดอะมโนได 1 ตว หรอไมใหถาเปนรหสหยด

2) บน tRNA ซงอยใน Cytoplasm จะจบกบ Codon นน ๆ โดยมลาดบทคสมกน เรยก Anticodon บน tRNA และ tRNA ทจบกบ Codon แตละชนดกจะตดกบกรดอะมโนตางชนดกน โดยจาเพาะแนนอน สามารถดไดจากตารางทบอกวา แตละ Codon แปลไดกรดอะมโนใด (เวลาแปล ดจาก Codon ไมมใครเขาสรางตารางโดยดจาก Anticodon กน) โดยรหส codon ทควรจาไดแก AUG (เปนตวเรมการสงเคราะหโปรตน และ code ให Methionine) และ UAA, UAG, UGA (เปนรหสหยด)

3) tRNA จะมาเกาะบน mRNA ไปเรอย ๆ โดยจะม Ribosome มาครอบ (ปกต Subunit ใหญและเลก จะอยแยกกน มารวมกนเมอสงเคราะหโปรตน) โดย Subunit ใหญจะครอบฝงทม tRNA มาเกาะ

4) tRNA จะมาเกาะทาง 5’ กอน แลวไลไป พอตวใหมมาเกาะ ตวเกากจะปลอยกรดอะมโนใหมาสราง Peptide Bond กบของตวใหม ตอไปเรอย ๆ จนถงรหสหยดกจะได Polypeptide สายยาวออกมา โดยใน

1 สาย mRNA อาจมการสงเคราะหโปรตนทละหลาย ๆ ชดกได จงม Ribosome มาเกาะมาก เรยก Polyribosome หรอ Polysome

9. Mutation คอการเปลยนแปลงของสารพนธกรรม จะทาใหโปรตนทสงเคราะหไดผดไปจากเดมดวย และลกษณะ Phenotype ของสงมชวตกจะเปลยนไป 1) Point Mutation (เกดทระดบ DNA) เกดจากสารกอกลายพนธ ( Mutagen) ซงกจะกอมะเรงตามมา

(Carcinogen) การชกนาใหเกด Point Mutation มประโยชนในการศกษาวา ยนใด ๆ มความสาคญอยางไรตอสงมชวตนน ; Point mutation ม 2 แบบ คอ a. Base pair substitution เกดจากการแทนทเบสตวใดตวหนงในสาย DNA อาจหายไปไดเมอมการ

Replication ใหม หรออาจคงอย พอแปลเปนโปรตน กจะผดไปตวหนง หรออาจจะไมผดกได เพราะ กรดอะมโนชนดหนงม codon ทแปลมาไดหลายแบบ หรอถาซวยสด ๆ กคอเปลยนจากรหสกรดอะมโน กลายเปนรหสหยด กไดสายทสนลง

b. Insertion / Deletion คอมเบสเพมมา หรอหายไป 1 ตวขนไป ทาใหกรอบการอานรหสพลาดไปหมดตงแตจดนนเปนตนไป กรดอะมโนจะพลาดไปหมดจนจบสาย เรยก Frameshift Mutation

2) Gene Mutation (เกดทระดบ Chromosome) เกดจาก Mutagen และการแบงเซลลทผดพลาด ทาใหไมมการแยกคของโครโมโซม จงทาใหเกนมา ม 2 แบบ a. โครงสรางโครโมโซมผดไป เชน การหก การหกแลวกลบดาน การมสวนของแทงอนเตมเขาไป ทาใหเกด

โรคตาง ๆ เชน Criduchat Syndrome หรอ Cat cry Syndrome (ครบ 46 แทง แตแขนขางสนของคท 5 หกไป)

b. จานวนโครโมโซมเปลยนไป เกดจาก non-disjuction (คอ การท Homologous Chromosome ไมดงแยกจากกนไปยงคนละขวเซลลใน Anaphase I หรอ II ของ Meiosis ทาใหโครโมโซม เกนหรอขาด) แบงเปน 2 กรณ ขาด/เกนมาแคบางค เชน Down Syndrome (ม 47 แทง คอคท 21 เกนมา 1 แทง) เกนมาในทก ๆ คเทากน นนคอเกนเปนขด เชน เปน 3n, 4n, 5n,… เปนตน เรยก Polyploid ใน

สตวจะไมรอดจนโต แตในพชจะพบมาก และมกจะทาใหมผลผลตเพมขน โดยถาแตละชดของโครโซมมาจากสงมชวต species เดยวกนหมด เรยกวา Autopolyploid แตถาแตละชดมาจากตาง Species มารวมกน เรยก Allopolyploid (ถาจานวนชดเปนจานวนค เชน 3n, 5n,… สงมชวตจะเปนหมน เพราะไมสามารถจบเปนค ๆ ในการสราง gamete เชนพวกพชไรเมลด)

1. การตดตอ DNA ใช Restriction Enzyme (เอนไซมตดจาเพาะ) ซงจะตด DNA ทลาดบเบสเจาะจงมาก ๆ (โดยไลจากทศ 5’ 3’) แลวนาสายทตดได โดยอาจมาจากสงมชวตตางชนดกน แตดวยความทตดทลาดบตรงกน จงเชอมกนดวย Ligase ได Ex. ตด gene ทสรางอนซลนในคน และตด Plasmid DNA ของ Bacteria ทเปนวงกลมใหขาด แลวเอายนอนซลนมาเชอมแทรกเขาไปในพลาสมด เชอมดวย Ligase ใหเปนวงกลมอกครง แลวใสในแบคทเรยใหมนสรางอนซลนใหเรา และจะไดมากเพราะมนเพมจานวนเรว

2. Cloning DNA หรอ Cloning gene (คอเพมจานวนชนสวน DNA จากไมกอนเปนมาก ๆ) มหลายวธ ไดแก a. ตดและแทรกไปใน Plasmid ของแบคทเรย ( Plasmid ถอวาเปน Vector ในการเพมจานวนยน) แลวใสคน

ใหมนแบงเซลลเพมจานวน แลวเรากไดยนเยอะ ๆ (คลายขอ 1 แตอนนไมไดใหมนแสดงออกโดยสรางโปรตน) b. ถาม DNA นอยมาก และตองการความจาเพราะและรวดเรว ตองใชเทคนค PCR (Polynerase Chain

Reaction) โดยตองใชอณหภมสงตาสลบกนไป จงใช DNA Polymerase จากแบคทเรยทนรอน และตองทาในเครองปรบอณหภม เรยก Thermocycler นอกจากน ยงตองใส Primer (DNA สน ๆ เปนจดเรมตนสงเคราะห)

3. Gel Electrophoresis

• ให DNA ทมประจลบ ยอมดวย Ethidium Bromide (เรองแสง UV) วงผาน Agarose Gel ใตสนามไฟฟา มนจะวงเขาหาขวบวก โดยชนทใหญ จะวงชากวาชนเลก เมอดใตแสง UV กจะเหนแถบตาง ๆ หลายแถบ

• ลาดบเบสทตางกน ถานามาตดดวยเอนไซมตดจาเพาะ กจะไดชนสวนยอย ๆ ขนาดตาง ๆ กน และวงไปไดเกดแถบเลกใหญเปนเอกลกษณ ดงนนการตรวจสอบพอ-แม-ลก ( DNA ลกจะมสวนเหมอนกบพอหรอไมกแมเทานน ตองไมมแถบไหนแตกตางออกไปจากพอหรอแม แตอาจมแถบทเหมอนฝายใดฝายหนงอยางเดยวได)หรอเจาของ DNA ทตกอยในทเกดเหต จงใชเทคนคน เรยก ลายพมพ DNA (DNA Fingerprint)

• รปแบบของแถบทเกดขนทแตกตางกนเมอตดดวยเอนไซมตดจาเพาะน แมใน species เดยวกนกไมเหมอนกน 100% เรยกความแตกตางนวา Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP)

4. Gene Therapy ใชไวรสนายนทตองการฉดเขาไปในคน เพอแกโรคทางพนธกรรมบางชนด 5. ประโยชนอน ๆ ของ DNA Technology เชน สราง Insulin, สราง Growth Hormone, สรางสารปองกน HIV,

การคดเลอกพนธ โดยดจากลกษณะของแถบทเกดขนวา มแถบทแสดงถงยนทเราตองการหรอไม เรยกการดจาก Genetic Marker

6. Bioinformation ทาให gene บางอนเกด Mutation เพอดวาสงมชวตผดปกตไปอยางไร กจะรวายนนนสาคญอยางไร

7. สงมชวตทเปน Model ไดแก ตน Arabidopsis thaliana เปนพชทจโนมเลกสด สวนขาวจะจโนมเลกสดในใบเลยงเดยว และ E. coli

Biotechnology อยางสรป

ความจรงบทนเปนบททยาก และมเนอหาเยอะมาก และเปนบททนยมออกขอสอบโอลมปกระหวางประเทศมากทสด

เพราะเปนเรองทคนพบใหม แตในทนจะสรปเทานน

1. ความหมายของววฒนาการ

• ววฒนาการ (Evolution) คอ การเปลยนแปลงของสงมชวตอยางคอยเปนคอยไปในแตละรน เพอใหรนตอ ๆ ไป

สามารถดารงชวตอยรอดไดในสภาพแวดลอมนน ๆ

• ววฒนาการมความหมายทงกวางและแคบ คอ

⇒ ววฒนาการระดบจลภาค ( Microevolution) จะพจารณาการเปลยนแปลงลกษณะทางพนธกรรมใน

ระดบสปชส (Species = ชนด) เดยวกน กอใหเกดความหลากหลายทางพนธกรรม (Genetic diversity)

⇒ ววฒนาการระดบมหภาค (Macroevolution) พจารณาการเปลยนแปลงลกษณะทางพนธกรรมมากจนเกด

เปนสปชสใหม กอใหเกดความหลากหลายในจานวนชนดของสงมชวต (Species diversity)

2. หลกฐานทแสดงถงววฒนาการ

1) ซากดกดาบรรพ พบวา ฟอสซล ในชนหนทลกจะซบซอนนอยกวา (ลกคอโบราณกวา ดจากกมมนตรงส) แต

ปญหาของการศกษาฟอสซลนคอ มกจะไดขอมลทไมสมบรณ สงมชวตบางชนดกไมทงซากไว แมจะเคยมอยจรง

2) กายวภาค (Anatomy) เปรยบเทยบ คอการเปรยบเทยบโครงสรางอวยวะตาง ๆ ในสงมชวตตางชนดกน

Homologous Structure = องคประกอบเหมอนกน (ววฒนาการมารวมกน) แตเปลยนไปทาหนาทตางกน

เชน แขนขน ครบปลาวาฬ ปกนก ปกคางคาว ขาขดดนตวตน

Analogous Structure = ทาหนาทคลายกน แตววฒนาการมาคนละสายพนธ เชน ปกนก กบปกแมลง

3) คพภะวทยา ( Embryology) เปรยบเทยบ จากระยะ ตวออน (Embryo) เชน ชองเหงอก ( Gill Slit), หาง, โนโต

คอรด (Notochord), เสนประสาทกลวงทดานหลง พบไดในตวออนพวก Chordata ทกชนด แตตอนโต ในบาง

ชนดจะหายไป จงแยกไมชด

4) หลกฐานทางชววทยาระดบโมเลกล เชน เปรยบเทยบลาดบกรดอะมโนในโปรตนบางชนด, ลาดบเบสใน DNA

5) ดานชวภมศาสตร พบวา สงมชวตบนเกาะมลกษณะคลายกบเกาะรอบขาง และบนแผนดนใหญ แตตางจากบน

เกาะในแถบอน ๆ แมจะมสาพแวดลอมเหมอนกน แสดงวาสงมชวตใหมตองววฒนาการจากบรรพบรษเดม

6) การคดเลอกพนธพชพนธสตวทตองการโดยมนษย ( Natural Selection) ดารวนมองวาธรรมชาตกสามารถทา

แบบนกบสงมชวตทกชนดไดเชนกน เพอใหไดลกษณะทเหมาะสมกบธรรมชาตมากทสด

3. แนวคดตาง ๆ เกยวกบววฒนาการ

• เกดเนองจากพบฟอสซล และพบวาเปลอกโลกเปลยนแปลงตลอดเวลา สงมชวตกนาจะตองเปลยนตาม

• ลามารค - Jean Lamark (ชาวฝรงเศส) เสนอทฤษฏทประกอบดวย 2 ขอ คอ

1) กฎของการใชและไมใช - Law of use and disuse : อวยวะสวนใดทใชงานมากจะใหญและแขงแรงขน (ขอ

นพสจนได)

2) กฎของการสงตอลกษณะทเกดขนใหม - Law of inheritance of acquired characteristic : การ

เปลยนแปลงทเกดจากกฎขอ 1 นจะถายทอดไปสรนลกหลานได (พสจนแลววาไมเปนความจรง เวนแตการ

เปลยนแปลงนจะเกดในเซลลสบพนธ จะถายทอดไปสลกได)

ววฒนาการ (Evolution)

สวนท 1 : ทฤษฎการววฒนาการ และความหมายของ Species

• Charles Darwin เดนทางไปกบเรอ Beagle สารวจอเมรกาใตและหมเกาะตาง ๆ เชนกาลาปากอส และพบนก

finch ทมปากรปรางตาง ๆ ตามอาหารทกน

⇒ ดารวนศกษาแนวคดเกยวกบการเปลยนแปลงของโลกของ Charles Lyell

⇒ ทฤษฎการคดเลอกโดยธรรมชาต (Theory of Natural Selection) ของดารวน กลาววา สงมชวตบนโลก

นจะถกคดเลอกใหเมาะสมกบสภาพแวดลอม โดยตวทมลกษณะไมเหมาะสมจะไมสามารถอยรอด จงทาให

เกดการปรบตวของสงมชวต (Adaptation) จนเกดสงมชวตใหมขนในทสด

• Alfred Russel Wallace เสนอผลงานทมเนอหาตรงกบดารวน แตคนพบในสงมชวตจากคนละทวปกน

• Ernst Mayr ตงขอสงเกตและขอสรปเกยวกบแนวคดของ Darwin ทไดเขยนลงในหนงสอ ‘Origin of Species by

Means of Natural Selection’ (ดารวนเขยนเอง) ดงน

ขอสงเกต 1 สงมชวตสามารถสบพนธใหลกหลานไดมากมาย เปนลาดบเราขาคณต

ขอสงเกต 2 จานวนสมาชกของสงมชวตในแตละรนมกจะเหลออยเปนจานวนคงท

ขอสงเกต 3 ปจจยในการดารงชวตมอยอยางจากด

ขอสงเกต 4 สงมชวตแตละตวในประชากรมความแปรผนตางกน

ขอสงเกต 5 ความแปรผนของสงมชวตหลายลกษณะสามารถถายทอดไปส

รนลกหลานได

ขอสรปท 1 สงมชวตตองมการตอสดนรนเพอการอยรอด และมบางสวนเทานน

ทอยรอด

ขอสรปท 2 สงมชวตทมลกษณธทเหมาะสมตอสภาพแวดลอมนนจะมโอกาส

อยรอดและใหลกหลานไดมากกวา

ขอสรปท 3 ประชากรเกดววฒนาการ คอมการเปลยนแปลงในทละนอยจนอยรอดไดในธรรมชาต เกด

การปรบตว (Adaptation)

• สรปทฤษฎของดารวน (เนนการเกดสปชสใหม หรอ เนนววฒนาการระดบมหภาค ) การคดเลอกโดยธรรมชาต

เกดจากปฏสมพนธระหวางปฏสมพนธระหวางสงมชวตและสงแวดลอม โดยความแปรผนทางพนธกรรมทาให

สงมชวตแตละตวมความสามาถในการอยรอดและใหลกหลานตางกน เปนผลใหประชากรมการปรบตว

ไดขอสรปท 1

ไดขอสรปท 2

ไดขอสรปท 3

4. Species

• ความหมายของ Species ในแงตาง ๆ

มมมองของลามารค

ยราฟพยายามยดคอกน

ใบไม จงคอยาวได และสง

ตอลกษณะคอยาวไปยง

มมมองของดารวน

ยราฟมทงคอยาวคอสน ตว

ทคอสนกนไมถง อดตายไป

ตวทคอยาวกวากอยรอด

เปนแบบนทกรน ๆ ยราฟจง

ตวอยางการววฒนาการ เชน การมยนฆาแมลงของแมลงศตรพชทรอดจากการฉดยาฆาแมลง, แบค ทเรยดอยาปฏชวนะ,

ผเสอในเมองอตสาหกรรมทเปลอกไมมเขมาสเขม จะมปกและตวสเขมกวาในชนบท จงจะไมถกนกจบกน (Industrial melanism)

ตวอยางการอธบายการคดเลอกโดยธรรมชาต

1) มแมลงสองส สออนจะพรางตวกบเปลอกไมได

ดกวาสเขม ทาใหนกมองเหนแมลงสเขมดกวา

2) นกกนแตแมลงสเขม (นกคอธรรมชาตทเปนตวมา

คดเลอกการอยรอดของแมลง

3) รนผานไป แมลงสเขมถกกน ทาใหประชากรสเขม

ลดลง มสออนมากขน ในขณะทสบพนธ แมลงสออนก

ใหลกหลานมากกวาสเขม ซงมจานวนนอยกวา

1. แงสณฐานวทยา ( Morphology) สงมชวตตาง Species กนจะแตกตางกนทลกษณะสณฐาน โครงสราง

ทางกายวภาค ความหมายในแงนใชมากในทางปฏบต และการศกษา อนกรมวธาน แตอาจเกดความ

ผดพลาดได เชน เปดตวผและตวเมยมลกษณะภายนอกตางกนมาก แต Species เดยวกน และ กรณ

สงมชวตบางชนดทเปนคนละ species แตกลบววฒนาการมาคลายกน (Analogy)

2. แงชววทยา ( Biology concept) กลาววาสงมชวต Species เดยวกน คอสามารถผสมพนธกนไดและให

ลกหลานทไมเปนหมน เราจะพดถงแงนเปนหลกในการศกษาววฒนาการ ขอจากดของวธนคอ ไมสามารถ

ใชกบสงมชวตทสบพนธแบบไมอาศยเพศ

• กลไกการแยกกนทางการสบพนธ (Reproductive Isolation) สงมชวตตาง Species กนจะสบพนธกนไมเปน

ผลสาเรจดงทกลาวมาดวยกลไกตาง ๆ ดงน

1. ชวงกอนระยะไซโกต คอตองมการกนไมใหเซลลสบพนธของตางสปชสมารวมกนได

1.1 ถนทอยอาศยตางกน จงไมมาเจอกน

1.2 พฤตกรรมการผสมพนธ เชนการเกยวพาราส การสรางรง pheromone มความแตกตางกน

1.3 ชวงเวลาทผสมพนธตางกน แมอาจอยในบรเวณเดยวกน

1.4 โครงสรางของอวยวะสบพนธตางกน เชน ดอกไมแตละชนดมขนาด รปรางตางกน

1.5 สรรวทยาของเซลลสบพนธ เชน อสจเจาะไขไมได หรออยรอดในชองคลอดไมได

2. ชวงหลงไซโกต คอมการปฏสนธแลว แตจะปองกนไมใชตวออนเจรญใหลกหลานได

2.1 ตวออนตายกอนถงวยเจรญพนธ

2.2 ลกทไดเปนหมน เชน มา + ลา ไดลกเปนลอ แตใหหลานตอไมไดอกเพราะลอเปนหมน

2.3 ลกผสมลมเหลว ( Hybrid Breakdown) คออยรอดได ใหหลานได แตรนหลานจะเรมมบางตวออนแอ

และเปนหมน เปนอยางนเรอย ๆ จนรนหลง ๆ เปนหมนหรอออนแอจนตายหมด

• ทงหมดนเปนเนอหาทควรรเกยวกบวา Species คออะไร แตละ Species มกลไกการแบงแยกกนอยางไร แตใน

การเรยนววฒนาการทแทจรงนน มงจะศกษาอกวา การเกด Species ใหมจาก Species ทมอยเดม

(Speciation) นน เกดไดอยางไร ซงเนอหาตรงนจะเรยนไดเขาใจอยางด นองตองรพนธศาสตรกอน พจงขอตด

เนอหาลงไปอยในสวนท 2 หวขอท 4 (แตขอใหจาไววาเรอง Speciation เชอมโยงกบเรองนอยางขาดไมได)

จากทฤษฎของดารวนทเคยเรยนไป ดารวนไดตงขนโดยยงไมมความรเรองยน การถายทอดทางพนธกรรม หรอกลไกท

ทาใหเกดความแปรผนทางพนธกรรม หรอกลไกททาใหลกษณะตาง ๆ ทถายทอดไปสรนลกหลานเลย คนทคนพบคอ เมน

เดล ในภายหลง นกวทยาศาสตรยคใหมจงอธบายแนวคดของ ดารวนใหม ใหเขากบมมมองของเมนเดล จงเกดสาขาวชา

พนธศาสตรประชากร ( Population genetics) และสรางทฤษฎผสมทเรยกวา ทฤษฎววฒนาการยคใหม หรอทฤษฎ

ววฒนาการสงเคราะห (Synthetic Theory of Evolution) ซงจะพจารณาลกษณะทางพนธกรรมตาง ๆ ในประชากรหนง ๆ

1. Population genetics (กอนอานเรองน ตองมความรเรองพนธศาสตรและระบบนเวศมากอน)

• เปนการพดถงทฤษฎของดารวนในเชงพนธศาสตรของเมนเดล

สวนท 2 : กลไกของการเกดววฒนาการ เมอพจารณาในแงของพนธศาสตร

• ศกษาเกยวกบความถของยน (gene frequency) หรอความถของแอลลล ( Allele frequency) และปจจยทมผล

ตอการเปลยนแปลงความถของแอลลล

• ประชากร หมายถงกลมของสงมชวต species เดยวกน ทอาศยอยในสถานทเดยวกน ในชวงเวลาหนง ๆ

• การทสงมชวตอยใน Species เดยวกน หมายถงม Gene Pool รวมกน โดย Gene Pool คอแอลลล ทก

แอลลลจากทกยนของสงมชวตทกตวในประชากร

2. ความถของ Allele และทฤษฎของฮารด-ไวดเบรก (ศกษาจากเอกสารเพมเตมประกอบ)

• ความถของ Allele ของยนใด ๆ คอ จานวนของ Allele ดงกลาวในยนนนในประชากร หารดวยจานวน Allele

ทงหมดในยนนนของประชากร

• ความถของ Genotype ใด ๆ คอจานวนสงมชวตทม Genotype นน หารดวยจานวนสงมชวตทงหมดในประชากร

Example ประชากร นกเพนกวนประชากรหนง มทงหมด 200 ตว มลกษณะ ปากสนปนอย ซงควบคมดวยยน

เดยว ทม Allele ดอยคอ t สวนลกษณะ ปากยาว ควบคมดวย Allele เดน T โดยมเพนกวนปากสน (ลกษณะ

ดอย) 20 ตว ทเหลอปากยาว โดยกาหนดใหมตวปากยาวพนธแทอย 80 ตว (ตองรเองนะวาเหลอปากยาว แตเปน

พนธทางอย 100 ตว)

⇒ ความถของ Genotype ทงหมดคอ 1 หรอ 200 ตว/200 ตว

⇒ ความถของ Genotype ปากสน (tt) คอ 20 ตว/200 ตว = 0.1

⇒ ความถของ Genotype ททาใหปากยาว (TT หรอ Tt) คอ 200-20 ตว / 200 ตว = 180 ตว / 200 ตว = 0.9

หรอเทากบความถประชากรทงหมด – ความถประชากรปากสน = 1 - 0.1 = 0.9

⇒ จานวนอลลลทงหมดใน Gene Pool ของประชากรน = 2 x 200 = 400 (เพราะ 1 ตวม 2 อลลล)

⇒ จานวนอลลล t ในประชากร = (จานวนอลลล t ในตวปากสน 20 ตว มตวละ 2 t ) + (จานวนอลลลในตว

ปากยาวพนธทาง 100 ตว มตวละ 1 t ) = (2 x 20) + (1 x 100) = 140 อลลล

⇒ ความถของอลลล t ในประชากร คอ 140 อลลล / 400 อลลล = 0.35

⇒ ความถของอลลล T ในประชากร หาไดแบบเดยวกน คอ = (2 x 80) + (1 x 100) = 260 / 400 = 0.65 หรอ

อาจหาไดจาก 1 – 0.35

• Hardy - Weinberg Theorem : “ความถของ Allele และ Genotype ใน gene pool ของประชากรจะมคาคงทในทก

ๆ รนถาไมมปจจยอนมาเกยวของ” โดยภาวะทเปนไปตามทฤษฎ เรยกวาประชากรอยในสมดลของฮารด –ไวนเบรก

หรอ Hardy – Weinberg Equilibrium (HWE) จะสามารถใชสตรไดดงน

p + q = 1

เมอ p = ความถของ Allele เดน และ q = ความถของ Allele ดอย

เมอนามายกกาลงสอง จะไดวา

p2 + 2pq + q2 = 1

เมอ p2 = ความถของ genoytype ทเปนเดนพนธแท

2pq = ความถของ genoytype ทเปนเดนพนทาง

q2 = ความถของ genoytype ทเปนดอยพนธแท

• เงอนไขของประชากรทอยในสมดลของฮารด –ไวนเบรก

1. ประชากรตองมขนาดใหญ เพราะพอมการเปลยนแปลงในประชากร กไมสงผลกระทบมากนก

2. ไมมการเคลอนยายยน (Gene flow) จากประชากรอนเขามา หรอออกไปสประชากรอน

3. ไมเกดการกลายพนธ (Mutation) ซงจะทาใหเกด Gene ใหม ๆ ขน ทาใหสมาชกของ gene pool เปลยนไป

4. สมาชกทกตวมโอกาสไดผสมพนธไดเทากน (Random mating) โดยไมมการเลอกค

5. ไมเกดการคดเลอกโดยธรรมชาต คอทกตวมโอกาสอยรอดมาผสมพนธได

• ประชากรทอยในสมดลดงกลาว คอไมเกดววฒนาการนนเอง เพราะลกษณะตาง ๆ คงทตลอดทกรน

3. ปจจยทมผลตอการเปลยนแปลงความถ

ของ Allele จงเปนปจจยททาใหเกด

ววฒนาการดวย เพราะการเปลยนแปลง

ความถของ Allele ตาง ๆ มาก ๆ เขากจะ

เกด การววฒนาการระดบจลภาค

(microevolution) คอมการเปลยนแปลงทาง

พนธกรรม แตยงไมถงขนเกดเปนสปชสใหม

1) Random Genetic Drift เปนการสม

เลอกผอยรอด หรอผทจะออกลกหลาน

ตอไปออกมาบางสวน ทเหลอกจะตาย

ไป หรอถกทงไวขางหลง แลวตวทถกสม

ออกมานกแพรพนธ ทาใหประชากรใหมมความถของ allele ทมาจากตวท ถกสมออกมา สงมาก โดยไมเกยวกบ

การมลกษณะทเหมาะสม หรอไมเหมาะสมกบธรรมชาต แตเปนเพราะโชค ดงนน ความถของ allele บาง allele

จะหายไปเลย เพราะอยในตวทตายไป มการเกดได 2 แบบ

ปรากฏการณผกอตง ( Founder effect) เกดจากการทบางตว (ทสามารถสบพนธได) ยายถนไป ตง

ประชากรใหม ทงประชากรเดมไวเบองหลง ทาใหประชากรทกอตงใหมมความถ allele เหมอนตวกอตงมาก

(ภาพดานขวา)

ปรากฏการณคอขวด (Bottleneck effect) เกดจากการลดจานวนประชากรอยางรวดเรวจากภยธรรมชาต

เลยเหลอรอดไมกตว ซงตวทรอดกจะสบพนธจนเพมจานวนขนมาเทาเดมได แตความหลากหลายกจะตาลง

2) การเคลอนทของยน (Gene Flow) คอการเคลอนยายถายเท แลกเปลยนยนระหวางประชากร (โดยการผสม

พนธขามประชากร เนองจากมการอพยพระหวางกลม) ทาใหประชากร 2 ประชากร มความคลายคลงกนมากขน

และอาจกลายเปนประชากรเดยวกน ถาเวลาผานไปนาน ๆ ประชากรใหมจงเกดความหลากหลายขน เนองจาก

เกดการรวมตวกนของ 2 ประชากร และความถของ gene กเปลยนไปจากประชากรยอยเดมทงสอง

3) การเลอกผสมพนธ (Non-random Mating) ทาใหสมาชกทไมเปนทนยม ไมมโอกาสไดผสมพนธออกลกหลาน

4) การกลายพนธ (Mutation) อาจไมมผลทนททนใด โดยเฉพาะถาประชากรใหญ แตจะสะสม การกลายพนธ ไว

เรอย ๆ จนเกด Allele ใหม และ Allele ใหมนอาจถกธรรมชาตคดเลอกใหเพมจานวนมากขน หรอหายไปได

5) การคดเลอกโดยธรรมชาต ( Natural Selection) คลาย Random Genetic Drift แตตางกนทจะไมไดเลอกตว

ทอยรอดเพราะโชค แตเพราะมลกษณะทเหมาะสมกบสภาพแวดลอม

ประชากรดงเดม มขนาดใหญ

ประชากรบางสวนอพยพออกมาตง

ถนฐานใหม โดยมคนทเปนโรค

ออกมาเปนสดสวนทสง

ประชากรใหม ขนาดเลก

ผานไปหลายรน ประชากรใหมนจะ

มอตราสวนคนทเปนโรคมากกวา

ประชากรเดม เพราะบรรพบรษท

เปนโรคมสดสวนเยอะกวา

4

ไมเปนโรค

โ

ภาพแสดง

กลไกการเกด

Founder effect

** นาสงเกตวา ในทฤษฎววฒนาการใหมน Natural Selection ไมไดเปนกลไกเดยวททาใหเกด ววฒนาการ แตกยง

เปนกลไกเดยวททาใหววฒนาการทเกดขน เปนไปโดยสอดคลองกบการเปลยนแปลงของสภาพแวดลอม **

4. การเกดสปชสใหม ( Speciation) คอเกดววฒนาการระดบมหภาค ( macroevolution) เกดจากประชากร Species

เดยวกน มการแยกโครงสรางทางพนธกรรมออกจากกนและตางกนจนกลายเปน 2 Species เกดได 2 แบบหลก ๆ

1) เกดจากการแบงแยกทางภมศาสตร ทาใหประชาการเดมแยกออกเปนประชากรยอย ๆ แตละประชากรใหมก

วฒนาการไปในทศทางของตวเอง ถาไมม Gene flow เกดขน ประชากรยอยกอาจแยกออกเปน Species ใหม

แตกตางกน เชน นกฟนซบนหมเกาะกาลาปากอสทแตละเกาะมนกฟนซคนละสปชสกน เนองจากถกแบงแยก

ดวยทะเลระหวางเกาะ ทาใหตดตอกนไมได นกในแตละเกาะจงววฒนาการไปใหเหมาะกบธรรมชาตบนเกาะนน

2) เกด Species ใหมในเขตภมศาสตรเดยวกน เชน

การเกด Polyploid (3n, 4n, 5n, 6n,…) คอมจานวนชดของโครโมโซมมากขนเปนเทา ๆ จากปกตทม 2 เทา

เพมเปน 3 เทาขนไป เกด ขนโดยอบตเหตในการ Meiosis และการผสมพนธ ทาใหได Species ใหมทผสม

กบ Species เดมไมไดอกเนองจากโครโมโซมตางกน แต Species ใหมทเกดอาจไมเปนหมนกไดเพราะอาจ

สบพนธแบบไมอาศยเพศได เชนในพช ซงพบมากกวาในสตว เชนการทดลองของ Karpechenko ในการ

ผสมผกกาดแดงและกะหลาปล ไดลกผสมทเปน Polyploid เปน Species ใหม

การเปลยนแปลง gene ในสงมชวตบางตว ทาใหพฤตกรรม และถนทอยแยกไปจากประชากรเดม เชนแมลง

ชนดเดยวกน เกดมกลมทมการเปลยนแปลง gene ทาใหเปลยนไปกนนาหวานจากพชอกชนดหนง จงแยก

ไปจากชนดเดม เพราะอาจมเวลาหาอาหารไมตรงกน ตามหลกการแบงแยกทางการสบพนธ

5. สงทเกดควบคกบการเกด Species ใหม คอ การสญพนธของ Species ทมอย ( Extinction) ซงเปนสปชสทไม

สามารถปรบตวใหเขากบสงแวดลอมในขณะนน ๆ ได

อนกรมวธาน (Taxonomy) มาจากคาวา Taxos = การจดกลม จดลาดบ + Nomos = กฏเกณฑ โดยรวมแลว

อนกรมวธาน คอ “วชาเกยวกบการจดหมวดหมของสงมชวต ” โดยมสวนประกอบ 3 สวน ไดแก

1) การจดแบงกลม (Classification) คอการจดแบงสงมชวตออกเปนหมวดหม โดยใชลกษณะตาง ๆ ทสงมชวต

หลาย ๆ ชนดมเหมอนกนและแตกตางกนเขาชวย โดยในปจจบน สงมชวตทอยในกลมหนงกจะถกแบงเปนกลมยอย ๆ อก

หลายกลม ซงแตละกลมยอย กจะถกแบงยอยตอไปอก โดยมการตงชอกลมเปนลาดบ ดงน

Domain (โดเมน) ในปจจบนเปนกลมทใหญทสด สงมชวตทงหมดจดอยใน 3 Domain

Kingdom (อาณาจกร) เลกกวา Domain สงมชวตทงหมดจดอยใน 5 Kingdom (ไมรวมไวรส)

Phylum (ไฟลม) ในพชใชคาวา Division (ดวชน) เกดจากการแบงกลมในแตละ Kingdom

Class (ชน/คลาส) เกดจากการแบงกลมในแตละ Phulum

Order (อนดบ) เกดจากการแบงกลมในแตละ Class

Family (วงศ) เกดจากการแบงกลมในแตละ Order

Genus (สกล) เกดจากการแบงกลมในแตละวงศ

Species คอชนดของสงมชวต (ยอยทสด)

ตวอยาง เสอดาว จดอยในกลมตาง ๆ ดงน

อนกรมวธานและความหลากหลายของสงมชวต

สวนท 1 : อนกรมวธาน คออะไร

Kingdom : Animalia (สตวทงหมดอยในอาณาจกรน)

Phylum : Chordata (สตวทมโนโตคอรดอยในกลมน)

Class : Mammalia (สตวมโนโตคอรดทเลยงลกดวยนม)

Order : Carnivora (สตวเลยงลกดวยนมทกนเนออยกลมน)

Family : Felidae (สตวกนเนอทเปนเสอ สงโตและแมวอยกลมน)

Genus : Panthera (กลมเสอและสงโต)

Species : Panthera pardius (เสอดาว)

(สงเกตวากลมยอยจะเปนสวนหนงของกลมใหญทอยดานบน)

นอกจากน อาจมการเตม sub- และ super- ไปหนากลม ตาง ๆ

เพอเพมกลมยอยเขาไป เชน subclass เปนกลมยอยของ class

กอนจะถง Order สวน superclass จะเปนกลมทใหญกวา Class

1 ระดบแตยงเลกกวา Phylum โดยกลมทพบบอยคอ subspecies

เชน Panthera pardius (เสอดาว) ยงอาจแบงเปน Panthera

pardus chui (เสอดาวอกนดา), Panthera pardus pernigra

(เสอดาวเนปาล)

กลมใหญ

กลมเลก

• ในบรรดากลมทงหมดน กลมใหญทสดคอ Domain และ Kingdom และเลกลงเรอยๆ ถง Species หรอ

Subspecies เลกทสด แตความคลายกนของสมาชกในกลม ใน Subspecies จะมากทสด และเรมคลายกน

นอยลงเรอย ๆ มาจนถง Kingdom และ Domain จะมสมาชกมาก แตความคลายคลงกนจะนอยมาก เชนคน ก

อย Domain เดยวกนกบ Amoeba แตเราอย Species เดยวกบมนษยโบราณนแอนเดอรทาล เปนตน

• ในปจจบน การจดแบงกลมตาง ๆ พยายามจดใหสอดคลองกนกบสายววฒนาการ ( Phylogeny) มากทสด

กลาวคอสงมชวตทอยในกลมเดยวกน เกดจากววฒนาการมาใกลเคยงกน เรยกการจดกลมโดยทคานงถง

ววฒนาการเปนหลกนวา Systematics ตางจาก Taxonomy สมยกอน ทใชลกษณะใดกไดมาจดแบงกลม โดยท

ลกษณะทคลายคลงกนเหลานนอาจเปน Analogous structure กได (คอหนาตาเหมอนกนจรง แตววฒนาการ

มาคนละสาย แคบงเอญเหมอน)

2) การตงชอ (Nomenclature) เปนการตงชอใหสงมชวต โดยเนนไปทการตงชอ Species ทเปนชอทางวทยาศาสตร หรอ

scientific name (การตงชอกลมอน ๆ เชน วงศ อนดบ อาณาจกร สงเกตวาไมยาก เพราะเปนคาเดยว เชน Animalia,

Reptilia เปนตน) ซงชอสปชสทสมบรณ จะตองประกอบไปดวย 2 คาเรยกระบบทวนาม (Binomial nomenclature) ซง

กาหนดโดย คาโรลส ลนเนยส บดาแหงวชาอนกรมวธาน

ตวอยาง มนษย มชอทางวทยาศาสตรเตม ๆ วา Homo sapiens Linn.,1758 หรอ Homo sapiens Linn.,1758

- คาวา Homo มาจากชอ Genus ของมนษย เรยกชอจนส (Generic name) ขนตนดวยอกษรตวใหญเสมอ

- คาวา sapiens เปนคาขยายชอจนส เรยกชอระบสปชส ( Specific epithet) แตชอนไมใชชอสปชสนะ! หลายคนเขาใจผด

ถาเปนชอสปชสทสมบรณ ตองประกอบดวยสองคา ขนตนดวยอกษรตวเลกเสมอ คนกบชอจนสดวยชองวาง

- การเขยนชอจนส และชอระบสปชสตองขดเสนใต (โดยแยกตรงจดเวนวรรคตรงกลางดวย) หรอเขยนดวยตวเอยงทกครง

ไมอยางนนถอวาผด

- บางครงอาจเขยนชอผคนพบ เชน Linn. มาจากลนเนยส (บดาแหงอนกรมวธาน) หรอปทคนพบดวย เชน 1758 ซงไม

จาเปนตองม อาจเขยนแคชอผคนพบ หรอเขยนแค Homo sapiens กไมผด

คาถาม ทาไมตองมชอวทยาศาสตร

เพราะ ปกตเราเรยกสงมชวตดวยชอสามญหรอชอทองถน ทาใหไมเปนสากลในแตละภาคแตะละภาษา เชน แมลงปอ,

Dragonfly, กาบ (ภาษาเหนอ) เปนตน หรอแมแตในภาษาเดยวกนแตคนละระดบ เชน ควาย กาสร กระบอ เปนตน จงเปน

การดทจะมชอสากลทนกวทยาศาสตรทวโลกใชไดเหมอนกน สอสารกนรเรอง

รหรอไม วาชอสากลนใชไดกบสงมชวตทกชนด ยกเวนไวรสทยงไมมการใชชอในระบบน

3) การระบชนด (Identification) เปนการสรางเครองมอใหเราสามารถระบชนดสงมชวตทเราพบ หรอตองการทราบ วา

ตวนชอสปชสคออะไร หรออยในกลมใด ใชไดในกรณทสงมชวตนเคยเปนสงมชวตทมคนเคยคนพบและตงชอไวแลว แต

หากนามาระบชนดแลวพบวาไมอยในกลมทใครเคยพบเลย เรากสามารถแจงพบใหมได และสรางเครองมอของเราเอง

เพอใหคนทพบสงมชวตนในภายหลงสามารถระบชนดของสงมชวตทเราคนพบได

การระบชนดน ใชเครองมอทเรยกวา ไดโคโตมส คย ( Dichotomous key) ซงหมายถงการแบงลกษณะทพบ

ออกเปนสอง และแบงออกเปนสองไปเรอย ๆ โดยใหผใชตามขอมลนไปเรอย ๆ จนพบชอกลมทระบไว

ตวอยาง Dichotomous key ถา Alice กลบไปส Wonderland และนาสตวประหลาดชนด

หนงทไมมกระดกสนหลงขนมาบนพนโลก พบวาหนาตาเปนดงน (หนาถดไป) เธอตองการทราบวา

สตวชนดนนอยใน Phylum อะไร

สงท Alice ตองทาคอสงเกตลกษณะของสตวนนอยางละเอยด แลวหา Dichotomous key

เพอทาการระบชนดของสตวไมมกระดกสนหลง พบดงน

Dichotomous key ของสตวไมมกระดกสนหลง

1A มโครงรางแขงปกคลมภายนอก ( Exoskeleton) 2 (หมายถงใหไปดขอ 2)

1B ไมมโครงรางแขงปกคลมภายนอก 3 (หมายถงใหไปดขอ 3)

2A โครงรางแขงประกอบดวยขอและปลอง Phylum Arthropoda

2B โครงรางแขงมลกษณะเปนฝา กลมหอย (Phylum Mollusca)

3A รางกายไมมสมมาตร ( Asymmetry) Phylum Porifera

3B รางกายมสมมาตร 4

4A รางกายมสมมาตรแบบรศม ( Radial symmetry) 5

4B รางกายมสมมาตรแบบครงซก ( Bilateral Symmetry) 6

5A ไมมโครงสรางแขงภายในรางกาย ( endoskeleton) Phylum Cnidaria

5B มโครงสรางแขงภายในรางกาย Phylum Echinodermata

6A ทางเดนอาหารสมบรณ 7

6B ทางเดนอาหารไมสมบรณ Phylum Platyhelminthes

7A ลาตวกลม ไมแบงเปนปลอง Phylum Nematoda

7B ลาตวแบงเปนปลองแทจรง Phylum Annelida

(อนนพทาขนเอง ถาเปนของจรงจะใชคาศพทยากกวาน และละเอยดกวาน)

จากการสงเกตสตวทเธอพบ เธอพบวาสตวชนดนไมมโครงรางแขงปกคลมภายนอก รางกายมสมมาตรแบบรศม

แตพบโครงรางแขงในรางกาย เหนไดจากหนามทยนออกมา (จรง ๆ แลวสงมชวตนคอเมนทะเล) หากไลตาม

Dichotomous key จะไลไดจากขอ 1B 3B 4A 5B จะพบวาได Phylum Echinodermata เปน Phylum ของ

สตวชนดน งายไหมละ ทน ลองใชกบสงมชวตอน ๆ กได เชนพช กไปหยบ dichotomous key ของพชมาใช (หาไดจาก

Internet)

Dichotomous key ทด ควรเปนอยางไร

1) ลกษณะทใชแบงควรเปนลกษณะทเหนชด เชนมขน /ไมมขน มากกวาจะใช มปอด/ไมมปอด

2) ลกษณะทใชควรแยกจากกนชดเจน เชน มขน /ไมมขน มากกวาจะใช ขนยาว/ขนสน

3) ลกษณะทใชควรแบงไดเปนสอง เชน เขายาวกวา 2 นว/เขาสนกวา 2 นว มากกวาจะเปน เขายาว 2 นว/เขา

ยาว 3 นว/เขายาว 4 นว เปนตน

• หลย ปาสเตอร ไดทาการทดลองและกลาวไววา สงมชวตจะเกดมาจากสงมชวตชนดเดยวกน ไมมทางเกดมาจาก

สงไมมชวตถอเปนการลบลางความเชอเกา ๆ วาสงมชวตเกดมาจากสงไมมชวตได

• คาถามทเกดขนคอ “แลวสงมชวตเรมแรกสด เกดมาจากอะไร” มนกวทยาศาสตรหลายคนตงสมมตฐาน ซงปจจบนก

ยงไมเปนทสรป แตทเราจะเรยนคอสมมตฐานของ โอปารน (ไดรบการยนยนโดยการทดลองของ สแตนเลย มลเลอร)

ซงกลาวกลไกการเกดสงมชวตเรมแรกไวดงน

1) บรรยากาศยคเรมแรกของโลก มแตแอมโมเนย ( NH3), ไอนา (H2O), ไฮโดรเจน (H2), มเทน (CH4) ไมม

ออกซเจน และยงไมมสงมชวต

2) อาศยจากพลงงานทมอย เชนฟาผา ภเขาไฟระเบด สารตาง ๆ เหลานรวมตวกนเกดเปนหนวยยอย

(Monomer) ของสารชวโมเลกล ไดแก นาตาล กรดไขมน กรดอะมโน กลเซอรอล เปนตน

3) อาศยพลงงาน ทาให monomer มารวมตวกนเปนมหโมเลกล ( Polymer) ของสารชวโมเลกล เชนโพลแซค

คาไรด ลปด โปรตน กรดนวคลอก

4) ความรอนทาใหมหโมเลกลเหลานรวมตวกนกลายเปนเซลลยคเรมตน ( Protocell) ทสามารถแบงตวเพม

จานวนได และเกดปฏกรยาพนฐานบางชนดได (มเอนไซม) เตบโตได

5) สารพนธกรรมยคแรกทเกดเปน RNA เพราะเปนสายเดยว ซบซอนนอย แตทาหนาทไดมาก แลวคอย

ววฒนาการมาเปน DNA ทเปนสายค ซบซอนกวา แตเสถยรกวา กลายพนธนอยกวา

6) เซลลแรกทเกดขนเปนโปรคารโอตทไมตองอาศยออกซเจน ( Anaerobic) เพราะยงไมม O2 แลวจงคอย

ววฒนาการเปนโปรคารโอตทสรางอาหารเองไดจากการสงเคราะหทางเคม พวกอารเคยแบคทเรย แลวจง

เปนกลมทสงเคราะหดวยแสงได โดยใชนา แลวใหแกซออกซเจน เปนจดกาเนดแกซออกซเจนบนโลก

7) จากนนกเปนยคทเซลลยคารโอตทกาเนดขนโดยววฒนาการจากโปรคารโอตทซบซอนขน โดยมการ

เปลยนแปลงดงน

• เยอหมเซลลขยายขนาดออกพรอมกบเซลลทใหญขน 10 เทา ทาใหเยอหมเซลลพบเขามาลอมสาร

พนธกรรมไว เกดเปนเยอหมนวเคลยส และ Endoplasmic reticulum ทอยตอจากนวเคลยส

• มการไป Phagocytosis เอาโปรคารโอตเลก ๆ อน ๆ มาอยในเซลลแตไมยอยเกดการ Symbiosis

และกลายเปนสวนหนงไปในทสด จนเกดเปน Mitochondria และ Chloroplast ทงนเนองจากเหต

ผลตาง ๆ ดงน

- ทงสองออรแกเนลลนมเยอหมสองชน และชนในมโปรตนทเกยวกบการถายทอดอเลคตรอน

และเอนไซมตาง ๆ คลายในโปรคารโอตปจจบน

- ออรแกเนลลทงสองเพมจานวนไดเองแบบ Binary fission (แบงออกเปนสอง) คลายใน

แบคทเรย

- ออรแกเนลลทงสอง ถกยบยงดวยยาตานแบคทเรยบางชนด เพราะมไรโบโซมขนาด 70s

เหมอนกน (ในไซโตซอลเปน 80s)

- ออรแกเนลลทงสองม DNA รปวงแหวนเหมอนแบคทเรยเปนของตวเอง และสรางโปรตน

บางสวนใชเองภายในออรแกเนลล

สวนท 2 : ววฒนาการของสงมชวต จากอดต ถงปจจบน

รปแสดงขอสนนษฐานการเกดเซลลยคารโอตจากโปรคารโอต

ในอดต มการจดแบงสงมชวตออกเปนกลมใหญในระบบ 5 Kingdom

• จดโดย R.H. Whitaker แบงออกเปน 5 Kingdom

• จดโดยใชไดโคโตมสตยดงน

1A เปนเซลลโปรคารโอต (Prokaryote) และเปนสงมชวตเซลลเดยว Kingdom Monera

1B เปนเซลลแบบยคารโอต (Eukaryote) 2

2A เปนสงมชวตเซลลเดยวหรอสงมชวตหลายเซลลทยงไมเปนเนอเยอ Kingdom Protista

2B เปนสงมชวตหลายเซลล (ยกเวนยสตทมเซลลเดยว) 3

3A เปนสงมชวตหลายเซลลทยงไมมการรวมกนเปนเนอเยอ Kingdom Fungi

3B เปนสงมชวตหลายเซลลทมเนอเยอ มระยะ Embryo และมการ Differentiation ของเซลล 4

4A ม Chlorophyll สามารถสงเคราะหดวยแสงได ไมเคลอนท Kingdom Plantae (Metaphyta)

4B เปนผบรโภค (Consumer) และเคลอนทได Kingdom Plantae (Metazoa)

• สงมชวตใน Kingdom Protista เรยก Protist ซงสามารถแบงไดเปน 3 กลมใหญ เนองจาก Kingdom น มความ

หลากหลายสงมาก (ในปจจบน Protista ถกแยกออกเปนหลาย Kingdom เรยบรอยแลว)

o กลม Protist ทคลายสตว เรยก Protozoa สวนใหญเปนพวกทสามารถเคลอนทไดดวยวธตาง ๆ เชน Cilia,

Flagella, Pseudopodium (เทาเทยม) และดารงชวตเปนผบรโภค

สวนท 3 : ความหลากหลายของสงมชวต (เนนยคปจจบน)

o กลม Protist ทคลายพช เรยก สาหราย (Algae) จะสามารถสงเคราะหดวยแสงได มทงแบบเซลลเดยว เชน

ไดอะตอม และแบบหลายเซลลแตไมมการรวมกนเปนเนอเยอ เชน Kelp

o กลม Protist ทคลายรา เรยก ราเมอก (Slime mold) มระยะทเปนเซลลเดยว หนาตาคลายอะมบา และชวง

ทอยรวมตวกนเปนกลม ดารงชวตแบบผยอยสลายเหมอนเหดรา

• ลกษณะตาง ๆ ทควรรของ Kingdom ทง 5

ลกษณะท

เปรยบเทยบ

Kingdom

Monera Protista Fungi Plantae Animalia

1) ลกษณะเซลล Prokaryote Eukaryote

2) ผนงเซลล ม เปน เพปทโด

ไกลแคน

(Peptidoglycan)

มในกลมทเปน

สาหราย อาจ

เปน Cellulose

หรอสารอนกได

ม เปนไคตน

(chitin)

ม เปน cellulose

และ lignin

(ลกนน) เปนหลก

ไมม

3) เนอเยอ ไมม มเซลลเดยว เซลลเดยว หรอ

หลายเซลลแตไม

เปนเนอเยอ

มหลายเซลล ไม

เปนเนอเยอ

(ยกเวนยสตม

เซลลเดยว)

มหลายเซลลท

รวมตวกนเปน

เนอเยอ

มหลายเซลลท

รวมตวกนเปน

เนอเยอ

4) การ Differentiation

ของเซลล

ไมม ไมม ไมม ม ม

5) ระยะ Embryo ไมม ไมม ไมม ม ม

• สงเกตวา พชและสตวเปนสงมชวตทมเนอเยอทแทจรง ทาใหมการ Differentiation (การเปลยนแปลงรปรางของ

เซลลในรางกายไปทาหนาทเฉพาะอยาง คอรวมกนเปนเนอเยอตาง ๆ) และมระยะ Embryo (ชวงตวออนทม

หลายเซลล)

ในปจจบนการจดแบงสงมชวตออกเปนกลมใหญในระบบ 3 Domain

• เปนการจดแบงสงมชวต โดยคานงถงสายววฒนาการ ( Phylogenetic tree) อยางแทจรง โดยดจากการ

เรยงลาดบเบสใน DNA เปรยบเทยบระหวางสงมชวตแตละชนด

• จากการศกษา พบวาสายววฒนาการของสงมชวตตาง ๆ ดงน

ในระบบนจงแบงสงมชวตเปน 3 Domain ไดแก

1. Domain Bacteria คอกลมแบคทเรยสวน

ใหญทเรารจก

2. Domain Archea เปนแบคทเรยกลมท

เรยกวา Archaebacteria ซงมความ

ใกลเคยง Eukaryote มากกวา แมจะเปน

Prokaryote

3. Domain Eukarya คอ Eukaryote ทงหมด

จากแผนภาพดานบน พบวา ในระบบ 5 Kingdom ของ Whitaker มความบกพรองหลายประเดน เชน

o Kingdom Monera สามารถกลมแบคทเรยได 2 กลม เนองจากมกลมนงใกลชดกบ Eukaryote มากกวา

จงตงใหเปน Domain Archaea (เปนกลมแบคทเรยโบราณ พบไดนอย) สวนกลมทใกลชดกบ Eukaryote

นอยกวา เรยก Domain Bacteria (ไดแกแบคทเรย และสาหรายสเขยวแกมนาเงน)

o Kingdom Protista ประกอบไปดวยกลมยอย ๆ ตาง ๆ มความหลากหลายมาก แตพบวากลมเหลานนไม

ไดใกลชดกนทางววฒนาการ เชน สาหรายใกลชดกบพชมากกวาทใกลชดกบกลมราเมอกทถกจดอยใน

Kingdom เดยวกนเสยอก ปจจบน Protist จงถกแยกออกเปน Kingdom ตาง ๆ มากมาย

o Kingdom Fungi มบรรพบรษรวมกนกบสตว (แตกอนเชอวาเหดราใกลกบพชมากกวาสตว)

o สงมชวตทเปน Eukaryote ทงหมด ถกรวมมาอยใน Domain Eukarya

ไวรส ไวรอยด และพรออนส (Virus, Viroid and Prions)

• ไมมอยในสายววฒนาการ เนองจากยงไมชดเจนเกยวกบตนกาเนด

• ไมเปนเซลล สวนใหญจงถอวา ไมเปนสงมชวต

o ไวรส ประกอบดวยโปรตน ( capsid ) หอหมสารพนธกรรมซงอาจเปน DNA หรอ RNA กได เปนปรสต

ทงในคน สตว พช หรอแมกระทงแบคทเรย (บางทจดไวรสเปนสงมชวต ทไมประกอบดวยเซลล)

Note โรคทเกดจากไวรส เชน หด อสกอใส คางทม ไขหวด ไขหวดใหญชนดตาง ๆ โรคกลวนา โปลโอ งสวด ไขเลอดออก ตา

แดง ไขเหลอง ฝดาษ(ไขทรพษ) AIDS ตบอกเสบ ชคนกนยา หด หดเยอรมน SARS คางทม

o ไวรอยด ประกอบดวยกอน RNA เทานน ไมมอะไรหอหม เปนปรสตในพช

o Prions เปนโปรตนทผดปกต (ไมมสารพนธกรรมดวย !) เมอเขาไปในรางกายถงกอใหเกดโรค เชน ววบา

ภาพแสดงสายววฒนาการทแทจรงของสงมชวต

สงเกตความสมพนธระหวางระบบ 5 Kingdoms และ

ระบบ 3 Domains

Kingdom ใด ใหญกวา Domain (ตอบ : Monera)และ

Domain ใดใหญกวา Kingdom (ตอบ : Eukarya)

ภาพไวรส HIV (กอโรคเอดส) ผาครงเหนภายใน

Kingdom Monera

ลกษณะเดน

• เปน prokaryote ไมมออรอแกเนลลทมเยอหม รวมทงนวเคลยสดวย ไมม Cytoskeleton ทกชนด

• บางชนดสามารถสราง capsule หรอ endospore ในภาวะแวดลอมไมเหมาะสม ( แตการสรางสปอรนไมใชการ

สบพนธ เพราะไมมการเพมจานวน เนองจากตวทสรางกจะตายไป )

• มความหลากหลายของ metabolism - photoautotroph (พวกทสงเคราะหดวยแสง) คอพวกสาหรายสเขยว

แกมนาเงน (Cyanobacteria) เชน Spirulina

- chemoautotroph (พวกทสงเคราะหทางเคม)

- heterotroph (สรางอาหารเองไมได)

- พวกตรงไนโตรเจน เชน Rhizobium Nostoc Anabena

• โครโมโซม มแทงเดยว ไมจบกบโปรตน histone และอาจพบ DNAวงแหวนในไซโตพลาสซม เรยกวา Plasmid

• อาจม Flagella ทไมประกอบไปดวย Microtubule เหมอนใน Eukaryote แตเปนโปรตนชอ Flagellin

โครงสรางสวนตาง ๆ ของเซลลแบคทเรย

จลนทรย

บทนกลาวถง 3 อาณาจกร ไดแก Monera, Protista แลt Fungi อยางสรป เนองจากในระดบมธยมปลายไมไดลง

ลกในรายละเอยดของทง 3 อาณาจกรนมากนก สวนอก 2 อาณาจกรคอสตวและพชซงระดบมธยมปลายสอน

คอนขางละเอยด จะกลาวถงในบทตอ ๆ ไป

จลนทรย คอสงมชวตทมองไมเหนดวยตาเปลา โดยทวไปประกอบไปดวยสงมชวตใน Kingdom Monera + Kingdom

Protista และ Kingdom Fungi (แตบางชนดกเหนไดดวยตาเปลา เชนสาหราย เหด รา ราเมอก)

รปแบบ

• อยเปนเซลลเดยวๆ (Solitary) หรอตอกนเปนสาย หรออยรวมเปนพวกเหมอนพวงองน หรออยเปนกลมบนอาหาร

เลยง เหนไดดวยตาเปลา เรยก colony

• มรปราง 3 แบบคอรปกลม (coccus) รปแทง (basillus) รปเกลยว (Spiral shape) โดยรปเกลยวม 3 ระดบ ไดแค

ครงเกลยว (Vibrio), เกลยวพนฐาน (spirillum), เกลยวยาว (Spirochete)

ประโยชน : นมเปรยว โยเกรต นาสมสายช เนยแขง ปลารา ปลาสม ผกดอง ยาปฎชวนะ Streptomycin

โทษ : ทาใหเกดโรค คอตบ บาดทะยก ไอกรน หนองใน ไทฟอยด ซฟลส อหวาตกโรค บดไมมตว วณโรค ปอดบวม

แบงเปน 2 กลม

1) Archaeabacteria (อารเคยแบคทเรย) คอ โดเมน Archaeaทงหมด จะอาศยในสภาพแวดลอมทสดโตง เชน

รอนจด เคมจด กรดจด และผนงเซลล ไมเปน peptidoglycan

2) Eubacteria คอ โดเมน Bacteria

* ผนงเซลล เปน peptidoglycan

* สามารถจาแนกโดยการยอมส ได 2 แบบ

1) แกรมบวก => ยอมตดสมวงของ crystal violet

Ex: Lactobasillus, Steptomyces(สรางยา Streptomycin), Mycoplasma เปนแบคทเรยทไมมผนง

เซลล และเปนเซลลทเลกทสด (โรคปอดบวม , วณโรค)***

2) แกรมลบ => ยอมตดสแดงของ safranin

Ex: Rhizobium, Cyanobacteria (เชน Anabena, Nostoc, Oscillatoria), Spirilllum

Kingdom protista

ลกษณะเดน : เปน eukaryote มทงแบบท คลายสตว (โพรโทซว) , คลายพช (สาหราย ) ,คลายฟงไจ( ราเมอก)

เปนกลมทมความหลากหลายสง แบงออกเปน

1. Protozoa

* (หลกสตรเกา) จาแนกตามโครงสรางทใชเคลอนท ได

1) เคลอนดวย flagellum เชน ยกลนา

2) เคลอนดวย cilia เรยก Ciliate เชน พารามเซยม

3) เคลอนดวย pseudopodium เชน อะมบา

4) ไมมโครงสรางทใชเคลอนท เรยก Sporozoa เชน พลาสโมเดยม (กอโรคมาลาเรย)

*(หลกสตรใหม) จาแนกเปน

1) Diplomonadida

-ไมม organelle มแฟลกเจลลามากกวา 1 เสน ม 2 นวเคลยส

- Ex. Giardia ( ปรสตในลาไสคน )

2) Parabasala

- ไมม organelle มแฟลกเจลลา 1 เสน เยอหมเซลลเปนลอนๆ

-Ex. Triconympha(ในลาไสปลวก ) Trichomonas ( ทาใหตดเชอในชองคลอด )

3) Euglenozoa

-เคลอนทโดยใช แฟลกเจลลา

-Ex. Euglena, Trypanosoma (ทาใหเปนโรคเหงาหลบ)

4) Alveolata

- มชองวางเลกๆ (alveoli) ใตเยอหมเซลล

-แบงเปน

-Dinoflagellate => ม 2 flagellum

* ทาใหเกดปรากฎการณ ขปลาวาฬ ( red tide )

-Apicomplexa => ไมมโครงสรางสาหรบเคลอนท

-Ciliate => ใช cilia ในการเคลอนท เชน Paramecium

5) Rhizopoda (Amoebozoa)

-ใช pseudopodium

-Ex. Amoeba , Entamoeba Coli

2. สาหราย (algae) เปนผผลตกาลงสงทสด แบงเปน

1) Stramenopila => เซลลสบพนธ ม 2 flagellum แบงไดอกเปน

1.สาหรายสนาตาล

- รงควตถทใชในการสงเคราะหแสง คอ คลอโรฟลล a และ c และ แคโรทน

-สารททาใหเปนสนาตาล คอ fucoxanthin

-Ex. Kelp, Sargassum (สาหรายทน = ไอโอดนสง),Laminaria (โพแทสเซยมสง)

2. Diatom

- ผนงเซลลเปน พวกซลกา 2 ฝา ประกบกน

-ทบถมในทะเล เรยกวา diatomaceous earth

-ประโยชน เปนแหลงนามน ทายาสฟน ยาขดรถยาขดโลหะ ทาเครองแกว ไสกรอง

2) Rhodophyta (สาหรายสแดง ) => ไมพบระยะทม flagellum มสาร agar carageenan

-Ex. Porphyra ( จฉาย ) Gracillaria (สาหรายผมนาง )

3) Chlorophyta (สาหรายสเขยว )

- Ex Chlorella ( โปรตนสง ) , Spirogyra (สาหรายเทานา = ทาอาหาร ) ,Chara(สาหรายไฟ ) ,

Volvox

3. ราเมอก (Slime mold)

- ขอแตกตางจากฟงไจ: มชวงทมการกนแบบ phagocytosis (หนาตาเหมอนอะมบา), เคลอนทได

- เคลอนทโดยใชแฟลกเจลลม หรอ แบบคลายอะมบา

- ราเมอก แบงเปน 2 กลม

1. Plasmodial slime mold = มระยะทรวมกนเปนกลมกอนขนาดใหญ (Plasmodium) มหลายนวเคลยส

2. Cellular slime mold = ม 1 นวเคลยส อยอสระ แตอาจมาอยรวมกนหลาย ๆ ตว เรยก Pseudoplasmodium

โปรโตซวและสาหรายทควรรจก

ยกลนา อะมบา พารามเซยม Triconympha

ไดอะตอม ไดโนแฟลกเจลเลต สไปโรไจรา

หมายเหต

1. สาหรายหรอโปรโตซวชนดอน ๆ หากสนใจ ลอง search ดรปไดจาก Internet (นาร)

2. ยกลนา เปนไดทงสาหรายสเขยว (สงเคราะหดวยแสงได มคลอโรฟล) และโปรโตซว (มแฟลกเจลลา

เคลอนทได)

3. สาหรายสวนใหญอยในอาณาจกรโปรตสตา ยกเวน สาหรายสเขยวแกมนาเงน (เปนแบคทเรย เรยกวา

Cyanobacteria) และสาหรายหางกระรอก (เปนพชดอก ทอยในนา จงถกเรยกวาสาหราย)

4. สไปโรไจรา เปนสาหรายสเขยว ตางจาก สไปรลนา ทเปนแบคทเรย (สาหรายสเขยวแกมนาเงน)

ภาพสไปรลนา (Spirulina)

Kingdom Fungi

ลกษณะ

• ผนงเซลลประกอบดวยสารประเภท chitin

• มเสนใยขนาดเลกชวยดดซมนา อาหาร = hypha รวมกลม = mycelium อาจพฒนาโผลพนดน =

fruiting body

• สรางสปอรได 2 ชนด คอ sexual spore และ asexual spore

• ใช sexual spore จาแนกได 4 ไฟลม ไดแก

1. Chytridiomycota => เปนฟงไจชนดเดยวท เซลลสบพนธและสปอรม flagellum (พงววฒนาการมาจากบรรพ

บรษทเปน Protist จงคงลกษณะโบราณนไวอย

2. Zygomycota =>hypha มผนงกน สรางsexual spore = zygospore

Ex. Rhizopus (ราดา/ราขนมปง) ภาพยสตทกาลงแตกหนอ

3. Ascomycota =>สราง sexual spore ในถง ascus เรยก ascospore กลมทเปนเสนใย ม hypha ทมผนงกน

สวนยสตเปนกลมทมเซลลเดยว ๆ อาจพบอยกนเปนสายคลายเสนใยบาง

Ex. ยสต ราแดง ทรฟเฟล (Truffle) โมเรล (Morel)

4. Basidiomycota => hypha มผนงกน สราง sexual spore = basidiospore ใน fruiting body (คอดอกเหดท

เราเหน)

• บางชนดสรางไดแต asexual spore เรยกวาพวก Funji imperfecti (Imperfect fungi) บางเลมจดอยใน Phylum

Deuteromycota เชน ราเขยว (Penicillium), Aspergillus (จรง ๆ อาจม Sexual spore ดวยแตเรายงไมคนพบ

ถาคนพบแลวกยายไปอยใน Phylum อน)

ประโยชน

• ราแดง : ทาขาวแดง เตาหย

• Penicillium ใชทายาปฏชวนะ penicillin ภาพ Penicillium และสปอร

• ยสต : หมกไวน หมกเหลา ทาใหขนมปงขนฟ

• ซอว เตาเจยว ถวหมก

โทษ

• โรค เชน กลาก เกลอน งามเทาเปอย

• รา Aspergillus flavus ม aflatoxin ทาใหเปนมะเรงตบ