สารเคมีภายในเซลล์

ภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ  ในขณะหนึ่งมีการเกิดปฏิกิริยาเคมีเป็นพันๆปฏิกิริยาเราเรียกปฏิกิริยาเคมี ทั้งหมดที่เกิดขึ้นภายในเซลล์สิ่งมีชีวิตว่า เมตาบอลิซึม (Metabolism) ซึ่งรวมถึงปฏิกิริยาการสลายสารอาหาร ปฏิกิริยาการสังเคราะห์สารต่างๆจากวัตถุดิบ ปฏิกิริยาการทำลายของเสียและการสะสมสารอาหารของสิ่งมีชีวิต ปฏิกิริยาเคมีเหล่านี้ต้องอาศัยพลังงาน นอกจากสารอาหารแล้วสิ่งมีชีวิตยังต้องการพลังงานที่ได้จากปฏิกิริยาเคมีภาย ในเซลล์เพื่อให้ตนเองสามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ ดังนั้นเมตาบอลิซึมจึงจำเป็นสำหรับการมีชีวิตของสิ่งมีชีวิตทั้งหลาย

ปฏิกิริยาเคมีทั้งหลายไม่ว่าจะเกิดขึ้นภายในสิ่งมีชีวิตหรือภายนอกสิ่งมีชีวิตย่อมดำเนินไปตามกฎเกณฑ์เดียวกัน แต่สิ่งมีชีวิตยังมีกลไกบางอย่างที่ทำให้สามารถหลีกเลี่ยงเหตุการณ์ที่ไม่เหมาะสมกับชีวิต 2 ประการ คือ

1 . ต้องมีกลไกที่จะหลีกเลี่ยงพลังงานกระตุ้นที่สูงเกินกว่าความต้านทานของเซลล์ 

2. ต้องมีกลไกควบคุมการปล่อยพลังงาน เพื่อมิให้พลังงานทั้งหมดถูกปล่อยออกมารวดเร็ว เพราะนอกจากพลังงานในบริเวณนี้จะทำอันตรายต่อเซลล์ในชั่วพริบตาแล้ว ยังไม่สามารถจะนำไปใช้ประโยชน์ได้ทันท่วงทีอีกด้วย เซลล์ต้องมีวิธีควบคุมการปล่อยพลังงานเพื่อมิให้พลังงานที่ปล่อยออกมานั้น เป็นอันตรายต่อเซลล์

ปฏิกิริยาเคมีของสิ่งมีชีวิตไม่ว่าจะเป็นการสังเคราะห์ด้วยแสง การสลายสารอาหารล้วนแล้วแต่เกิดได้โดยอาศัยเอนไซม์ทั้งสิ้น เอนไซม์นี้เองทำให้ปฏิกิริยาเคมีในเซลล์เกิดขึ้นโดยไม่ต้องอาศัยพลังงาน กระตุ้นมากเท่าที่ควร การปลดปล่อยพลังงานในเซลล์จะมีปฏิกิริยาหลายขั้นตอนเพื่อให้เป็นไปทีละน้อย โดยไม่เป็นอันตรายต่อเซลล์

เมื่อสิ่งมีชีวิตกินอาหารเข้าไป สารอาหารจะถูกย่อยและดูดซึมเข้าสู่ส่วนต่างๆของร่างกายในรูปของกรดอะมิโน เพปไทด์สายสั้น กรดไขมัน มอโนแซ็กคาไรด์วิตามินและแร่ธาตุต่างๆเพื่อส่งไปยังเซลล์ต่างๆภายในร่างกาย สารเคมีต่างๆ หลังจากถูกลำเลียงเข้าสู่เซลล์ก็จะถูกนำไปใช้สร้างสารโมเลกุลใหญ่อื่นๆหรือ สร้างพลังงานที่เซลล์ต้องการโดยผ่านปฏิกิริยาเคมีหลายขั้นตอน ปฏิกิริยาเคมีในสิ่งมีชีวิตเป็นกระบวนการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโมเลกุลของ สารตั้งต้นชนิดหนึ่งหรือหลายชนิด ระหว่างการเกิดปฏิกิริยาเคมีจะมีการสลายพันธะระหว่างอะตอมภายในโมเลกุลและสร้าง พันธะใหม่ขึ้น ทำให้มีการจัดเรียงตัวกันใหม่ของอะตอมได้เป็นสารผลิตภัณฑ์ซึ่งเป็นสารใหม่ ที่มีคุณสมบัติแตกต่างไปจากสารตั้งต้น การสลายและการสร้างพันธะระหว่างที่เกิดปฏิกิริยาเคมีนี้เองทำให้ปฏิกิริยา เคมีมีส่วนเกี่ยวข้องกับการใช้และคายพลังงาน

ที่มา: http://prthai.com/articledetail.asp?kid=6519

การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส

การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส เป็นการแบ่งเซลล์เพื่อสร้างเซลล์สืบพันธุ์สัตว์ ซึ่งเกิดในวัยเจริญพันธุ์ ของสิ่งมี ชีวิต โดยพบในอัณฑะ ( testes), รังไข่ ( ovary), และเป็นการแบ่ง เพื่อสร้างสปอร์ ( spore) ในพืช ซึ่งพบในอับละอองเรณู ( pollen sac) และอับสปอร์ ( sporangium) หรือโคน ( cone) หรือในออวุล ( ovule)

มีการลดจำนวนชุดโครโมโซมจาก 2n เป็น n ซึ่งเป็นกลไกหนึ่งที่ช่วยให้จำนวนชุดโครโมโซมคงที่ ในแต่ละสปีชีส์ ไม่ว่าจะเป็นโครโมโซม ในรุ่นพ่อ - แม่ หรือรุ่นลูก - หลานก็ตาม

มี 2 ขั้นตอน ดังต่อไปนี้

1. ไมโอซิส I (Meiosis - I)

             ไมโอซิส I (Meiosis - I) หรือ Reductional division ขั้นตอนนี้จะมีการแยก homologous chromosome ออกจากกันมี 5 ระยะย่อย คือ

                                                     

ที่มา: www.myfirstbrain.com

Interphase- I

•  มีการสังเคราะห์ DNA อีก 1 เท่าตัว หรือมีการจำลองโครโมโซม อีก 1 ชุด และยังติดกันอยู่ ที่ปมเซนโทรเมียร์ ดังนั้น โครโมโซม 1 ท่อน จึงมี 2 โครมาทิด

Prophase - I

•  เป็นระยะที่ใช้เวลานานที่สุด

•  มีความสำคัญ ต่อการเกิดวิวัฒนาการ ของสิ่งมีชีวิตมากที่สุด เนื่องจากมีการแปลผัน ของยีนส์เกิดขึ้น

•  โครโมโซมที่เป็นคู่กัน (Homologous Chromosome) จะมาเข้าคู่ และแนบชิดติดกัน เรียกว่า เกิดไซแนปซิส (Synapsis) ซึ่งคู่ของโฮโมโลกัส โครโมโซม ที่เกิดไซแนปซิสกันอยู่นั้น เรียกว่า ไบแวเลนท์ (bivalent) ซึ่งแต่ละไบแวเลนท์มี 4 โครมาทิดเรียกว่า เทแทรด (tetrad) ในคน มีโครโมโซม 23 คู่ จึงมี 23 ไบแวเลนท์

•  โฮโมโลกัส โครโมโซม ที่ไซแนปซิสกัน จะผละออกจากกัน บริเวณกลางๆ แต่ตอนปลาย ยังไขว้กันอยู่ เรียกว่า เกิดไคแอสมา ( chiasma)

•  มีการเปลี่ยนแปลงชิ้นส่วนโครมาทิด ระหว่างโครโมโซมที่เป็นโฮโมโลกัสกัน กับบริเวณที่เกิดไคแอสมา เรียกว่า ครอสซิ่งโอเวอร์ ( crossing over) หรืออาจมีการเปลี่ยนแปลง ชิ้นส่วนของโครมาทิด ระหว่างโครโมโซม ที่ไม่เป็นโฮโมโลกัสกัน (nonhomhlogous chromosome) เรียกว่าทรานส-โลเคชัน (translocation) กรณีทั้งสอง ทำให้เกิดการผันแปรของยีน ( geng variation) ซึ่งทำให้เกิดการแปรผัน ของลักษณะสิ่งมีชีวิต  ( variation)

Metaphase - I

• ไบแวเลนท์จะมาเรียงตัวกัน อยู่ในแนวกึ่งกลางเซลล์ (โฮโมโลกัส โครโมโซม ยังอยู่กันเป็นคู่ๆ)

Anaphase - I

•  ไมโทติก สปินเดิล จะหดตัวดึงให้ โฮโมโลกัส โครโมโซม ผละแยกออกจากกัน

•  จำนวนชุดโครโมโซมในเซลล์ ระยะนี้ยังคงเป็น 2n เหมือนเดิม ( 2n เป็น 2n)

Telophase - I

•  โครโมโซมจะไปรวมอยู่ แต่ละขั้วของเซลล์ และในเซลล์บางชนิด ในระยะนี้ จะมีการสร้างเยื่อหุ้มนิวเคลียส มาล้อมรอบโครโมโซม และแบ่งไซโทพลาสซึม ออกเป็น 2 เซลล์ เซลล์ละ n แต่ในเซลล์บางชนิด จะไม่แบ่งไซโทพลาสซึม โดยจะมีการเปลี่ยนแปลง ของโครโมโซม เข้าสู่ระยะโพรเฟส II เลย

2. ไมโอซิส II (Meiosis - II)

ไมโอซิส II (Meiosis - II) หรือ Equational division ขั้นตอนนี้จะมีการแยกโครมาทิด ออกจากกันมี 4 - 5 ระยะย่อย คือ

                                                   

ที่มา: www.myfirstbrain.com

Interphase - II

•  เป็นระยะพักตัว ซึ่งมีหรือไม่ก็ได้ ขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์

•  ไม่มีการสังเคราะห์ DNA หรือจำลองโครโมโซมแต่อย่างใด

Prophase - II

•  โครมาทิดจะหดสั้นมากขึ้น

•  ไม่มีการเกิดไซแนปซิส , ไคแอสมา , ครอสซิ่งโอเวอร์

Metaphase - II

•  โครมาทิดมาเรียงตัว อยู่ในแนวกึ่งกลางเซลล์

Anaphase - II

•  มีการแยกโครมาทิดออกจากกัน ทำให้จำนวนชุดโครโมโซมเพิ่มจาก n

•  เป็น 2n ชั่วขณะ

Telophase - II

•  มีการแบ่งไซโทพลาสซึม จนได้เซลล์ใหม่ 4 เซลล์ ซึ่งแต่ละเซลล์ มีโครโมโซม เป็น n

•  ใน 4 เซลล์ที่เกิดขึ้นนั้น จะมียีนเหมือนกันอย่างละ 2 เซลล์ ถ้าไม่เกิดครอสซิ่งโอเวอร์ หรืออาจจะมียีนต่างกันทั้ง 4 เซลล์ ถ้าเกิดครอสซิ่งโอเวอร์ หรืออาจมียีนต่างกันทั้ง 4 เซลล์ถ้าเกิดครอสซิ่งโอเวอร์

เมื่อสิ้นสุดการแบ่งจะได้ 4 เซลล์ที่มีโครโมโซมเซลล์ละ n (Haploid) ซึ่งเป็นครึ่งหนึ่งของเซลล์ตั้งต้น และเซลล์ที่ได้เป็นผลลัพธ์ ไม่จำเป็นต้องมีขนาดเท่ากัน

ขั้นตอนต่างๆในไมโอซิส

ระยะ	การเปลี่ยนแปลงสำคัญ
อินเตอร์เฟส I	จำลองโครโมโซมขึ้นมาอีก 1 เท่าตัว แต่ละโครโมโซม ประกอบด้วย 2 โครมาทิด
โปรเฟส I	โฮโมโลกัส โครโมโซม มาจับคู่แนบชิดกัน (synapsis) ทำให้มีกลุ่มโครโมโซม กลุ่มละ 2 ท่อน (bivalent) แต่ละกลุ่ม ประกอบด้วย 4 โครมาทิด(tetrad) และเกิดการแลกเปลี่ยน ชิ้นส่วนของโครมาทิด (crossing over)
เมตาเฟส I	คู่ของโฮโมโลกัส โครโมโซม เรียงตัวอยู่ตามแนวศูนย์ กลางของเซลล์
แอนาเฟส I	โฮโมโลกัส โครโมโซม แยกคู่ออกจากกัน ไปยังแต่ละข้างของขั้วเซลล์
ทีโลเฟส I	เกิดนิวเคลียสใหม่ 2 นิวเคลียส แต่ละนิวเคลียส มีจำนวนโครโมโซม เป็นแฮพลอยด์ (n)
อินเตอร์เฟส II	เป็นระยะพักชั่วครู่ แต่ไม่มีการจำลอง โครโมโซมขึ้นมาอีก
โปรเฟส II	โครโมโซมหดสั้นมาก ทำให้เห็นแต่ละโครโมโซม มี 2 โครมาทิด
เมตาเฟส II	โครโมโซมจะมาเรียงตัว อยู่แนวศูนย์กลางของเซลล์
แอนาเฟส II	เกิดการแยกของโครมาทิด ที่อยู่ในโครโมโซมเดียวกัน ไปยังขั้วแต่ละข้างของเซลล์ ทำให้โครโมโซม เพิ่มจาก n เป็น 2n
ทีโลเฟส II	เกิดนิวเคลียสใหม่เป็น 4 นิวเคลียส และแบ่งไซโทพลาสซึม เกิดเป็น 4 เซลล์ สมบูรณ์ แต่ละเซลล์ มีจำนวนโครโมโซม เป็นแฮพลอยด์ (n) หรือ เท่ากับครึ่งหนึ่ง ของเซลล์เริ่มต้น

การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส

การแบ่งนิวเคลียสแบบ Mitosis

วัฏจักรเซลล์ (Cell cycle) เป็นการแบ่งตัวของเซลล์ครบ 1 รอบ สามารถแบ่งต่อไปได้ต่อเนื่องเป็นวัฏจักร พบในการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส

            ใน 1 วัฏจักรเซลล์ ประกอบด้วย 2 ขั้นตอนใหญ่ คือระยะ Interphase และ M Phase

1. Interphase เป็นระยะที่เตรียมพร้อมก่อนแบ่งนิวเคลียสและ Cytoplasm จะเห็นนิวเคลียสขนาดใหญ่ และนิวคลีโอลัสชัดเจน แบ่งเป็น

            G1 phase (ระยะก่อนสร้าง DNA) เป็นระยะที่นานที่สุดในเซลล์มนุษย์ มีการสังเคราะห์สารต่างๆ เซนโตรโซมแบ่งตัวเป็นสองชุด

            S phase (ระยะสร้าง DNA) เกิดการสังเคราะห์ DNA ที่มีอยู่ขึ้นมาอีกชุด (DNA replication) ระยะนี้ปริมาณ DNA เพิ่มเป็นสองเท่าแต่จำนวนแท่งโครโมโซมเท่าเดิม

            G2 phase (ระยะหลังสร้าง DNA) มีการเตรียมพร้อมเต็มที่ มีการสร้างออร์แกแนลล์ และสารต่างๆ ที่จำเป็นสำหรับการแบ่งเซลล์มากขึ้น

2. M-phase (Mitotic phase)

            ** Prophase เป็นระยะที่นานที่สุดใน M-phase

 ระยะ M (M-phase) เป็นระยะที่มีการแบ่งนิวเคลียส และแบ่งไซโทพลาสซึม ซึ่งโครโมโซม จะมีการเปลี่ยนแปลงหลายขั้นตอน ก่อนที่จะถูกแบ่งแยกออกจากกัน ประกอบด้วย 4 ระยะย่อย คือ โพรเฟส เมทาเฟส แอนาเฟส และเทโลเฟส

ในเซลล์บางชนิด เช่น เซลล์เนื้อเยื่อเจริญของพืช เซลล์ไขกระดูก เพื่อสร้างเม็ดเลือดแดง เซลล์บุผิว พบว่า เซลล์จะมีการแบ่งตัว อยู่เกือบตลอดเวลา จึงกล่าวได้ว่า เซลล์เหล่านี้ อยู่ในวัฏจักรของเซลล์ตลอด แต่เซลล์บางชนิด เมื่อแบ่งเซลล์แล้ว จะไม่แบ่งตัวอีกต่อไป นั่นคือ เซลล์จะไม่เข้าสู่วัฏจักรของเซลล์อีก เข้าสู่ G0 จนกระทั่งเซลล์ชราภาพ ( cell aging) และตายไป ( cell death) ในที่สุด แต่เซลล์บางชนิด จะพักตัวหรืออยู่ใน G0 ชั่วระยะเวลาหนึ่ง ถ้าจะกลับมาแบ่งตัวอีก ก็จะเข้าวัฏจักรของเซลล์ต่อไป

ขั้นตอนต่างๆของโมโทซิส

1. ระยะอินเตอร์เฟส ( interphase)

•  เป็นระยะที่เซลล์เติบโตเติมที่

•  เซลล์มีการเปลี่ยนแปลง ทางเคมีมากที่สุด หรือมีเมทาบอลิซึมสูงมาก จึงเรียก Metabolic stage    

•  ใช้เวลานานที่สุด ดังนั้น ถ้าศึกษาการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส จากกล้องจุลทรรศน์ จะพบเซลล์ปรากฏ อยู่ในระยะนี้มากที่สุด

•  โครโมโซม มีลักษณะเป็นเส้นใยยาวขดไปมา เรียกว่า เส้นใยโครมาทิน ( chromation)

•  มีการสังเคราะห์ DNA ขึ้นมาอีก 1 เท่าตัว หรือมีการจำลองโครโมโซมอีก 1 ชุด แต่ยังติดกันอยู่ ที่ปมเซนโทรเมียร์ ( centromere) หรือไคเนโตคอร์ ( kinetochore) ดังนั้นโครโมโซม 1 แท่ง จะมี 2 ขา เรียกแต่ละขานั้น เรียกว่า โครมาทิด ( chromatid) โดยโครมาทิดทั้งสองขา ของโครโมโซมท่อนเดียวกัน เรียกว่า sister chromatid ดังนั้น ถ้าโครโมโซมในเซลล์ 8 แท่งก็จะมี 16 โครมาทิด หรือในคนเรา มีโครโมโซม 46 แท่ง ก็จะมี 92 โครมาทิด

•  ระยะนี้ โครโมโซมจะมีความยาวมากที่สุด

2. ระยะโฟรเฟส ( prophase)   

•  ระยะนี้โครมาทิดจะหดตัว โดยการบิดเป็นเกลียวสั้นลง ทำให้เห็นได้ชัดเจนมากขึ้นว่า โครโมโซม 1 แท่งมี 2 โครมาทิด

•  เยื่อหุ้มนิวเคลียส และนิวคลีโอลัสสลายไป

•  เซนทริโอล ( centrioles) ในเซลล์สัตว์ และโพรติสท์บางชนิด เช่น สาหร่าย รา จะเคลื่อนที่ แยกไปอยู่ตรงข้ามกัน ในแต่ละขั้วเซลล์ และสร้างเส้นใยโปรตีน (microtubule) เรียกว่า ไมโทติก สปินเดิล ( mitotic spindle) และสปินเดิล ไฟเบอร์ (spindle fiber) ไปเกาะที่เซนโทรเมียร์ ของทุกโครมาทิก ดังนั้น รอบๆ เซนโทรโอล จึงมีไมโทติก สปินเดิล ยื่นออกมาโดยรอบมากมาย เรียกว่า แอสเทอร์ ( Aster) สำหรับใช้ในเซลล์พืช ไม่มีเซนทริโอล แต่มีไมโทติก สปินเดิล การกระจายออก จากขั้วที่อยู่ตรงข้ามกัน ( polar cap)

** ข้อควรทราบพิเศษ ระยะโฟรเฟสนี้ พบว่า ในเซลล์สัตว์ จะมีเซนทริโอล 2 อัน หรือมีแอสเทอร์ 2 อัน

3. ระยะเมทาเฟส ( metaphase)

•  ระยะนี้ไมโทติก สปินเดิลจะหดตัว ดึงให้โครมาทิดไปเรียงตัวอยู่ในแนวกึ่งกลางเซลล์ ( equatorial plate)

•  โครมาทิดหดสั้นมากที่สุด จึงสะดวกต่อการเคลื่อนที่ ของโครมาทิดมาก

•  ระยะนี้เหมาะมากที่สุด ต่อการนับจำนวนโครโมโซม , จัดเรียงโครโมโซมเป็นคู่ๆ หรือที่เรียกว่าคาริโอไทป์ ( karyotype) หรือเหมาะต่อการศึกษารูปร่าง ความผิดปกติ ของโครโมโซม

•  ตอนปลายของระยะนี้ มีการแบ่งตัว ของเซนโทรเมียร์ ทำให้โครมาทิดพร้อมที่จะแยกจากกัน

4. ระยะแอนาเฟส ( anaphase)

•  ระยะนี้ไมโทติก สปินเดิล หดสั้นเข้า ดึงให้โครมาทิดแยกตัวออกจากกัน แล้วโครมาทิด จะค่อยๆ เคลื่อนไปยังแต่ละขั้ว ของเซลล์

•  โครโมโซม ในระยะนี้จะเพิ่มจาก 2n เป็น 4n

•  เป็นระยะเวลาที่ใช้สั้นที่สุด

•  ระยะนี้จะเห็นโครโมโซม มีรูปร่างคล้ายอักษรต ตัววี ( V), ตัวเจ ( J) และตัวไอ ( I) ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของเซนโทรเมียร์ ว่าอยู่กึ่งกลางของโครโมโซม หรือค่อนข้างปลาย หรือเกือบปลายสุด

5. ระยะเทโลเฟส ( telophase)

•  เป็นระยะสุดท้ายของการแบ่งเซลล์ โดยโครมาทิดที่แยกออกจากกัน จะเรียกเป็น โครโมโซมลูก ( daughter chromosome) ซึ่งจะไปรวมกลุ่มในแต่ละขั้วของเซลล์

•  มีการสร้างเยื่อหุ้มนิวเคลียส ล้อมรอบโครโมโซม และนิวคลีโอลัสปรากฏขึ้น

•  ไมโทติก สปินเดิล สลายไป

•  มีการแบ่งไซโทพลาสซึมออกเป็น 2 ส่วน คือ 1. ในเซลล์สัตว์ จะเกิดโดย เยื่อหุ้มเซลล์จะคอดกิ่วจาก 2 ข้าง เข้าใจกลางเซลล์ จนเกิดเป็นเซลล์ 2 เซลล์ใหม 2. ในเซลล์พืช จะเกิดโดย กอลจิคอมเพลกซ์สร้างเซลลูโลส มาก่อตัวเป็นเซลล์เพลท ( cell plate) หรือแผ่นกั้นเซลล์ ตรงกลางเซลล์ ขยายไป 2 ข้างของเซลล์ ซึ่งต่อมาเซลล์เพลท จะกลายเป็นส่วนของผนังเซลล์

•  ผลสุดท้าย จะได้เซลล์ใหม่ 2 เซลล์ ที่มีขนาดเท่ากันเสมอ โดยนิวเคลียสของเซลล์ใหม่ มีองค์ประกอบ และสมบัติเหมือนกัน และมีสภาพเหมือนกับนิวเคลียส ในระยะอินเตอร์เฟส ของเซลล์เริ่มต้น

ที่มาของข้อมูล : http://student.nu.ac.th/phitsanu_edu/lesson/lesson_4.htm

การแก้ปัญหาการอ่านไม่ออกของนักเรียนบนพื้นที่สูง

คุณครูท่านใดที่สนใจ สามารถนำไปใช้กับนักเรียนของท่านได้ค่ะ หากได้ผลเป็นเช่นไร สามารถติชมเข้ามาได้นะคะ ผู้จัดทำหวังเป็นอย่างยิ่งว่า แบบฝึกหัดเล่มนี้จะช่วยคุณครูหลายๆท่านนำพานักเรียนไปยังจุดหมายที่หวังเอาไว้ค่ะ เรามาร่วมกันทำให้เด็กไทยทุกคนเป็นเด็กที่เก่ง ดี และมีความสุขนะคะ สามารถโหลดได้ตามลิ้งค์ที่ให้ไว้เลยค่ะ

http://www.upload-thai.com/dl/44a4a36d6756ed2f5c3033a3b2f6e493