โครงสร้างของเชลล์ ประกอบด้วย ๑. เยื้อหุ้มเซลล์ประกอบด้วยโปรตีน ประมาณ ๖๐ % และไขมัน ประมาณ ๔๐ % โปรตีนส่วนใหญ่รวมอยู่กับคาโบไฮเดรต และโปรตีนเมือกไขมันส่วนใหญ่จะเป็นฟอสโฟลิพิด และคลอเลสโตรอล การเรียงตัวเป็นเป็นสารประกอบเชิงซ้อน โดยมีลิพิด(ไขมัน)อยู่ตรงกลาง และโปรตีนหุ้มอยู่สองด้านชั้นของลิพิดจัดเรียงตัว
ในเพศชายมีโครโมโซมเพศหนึ่งแท่งขนาดใหญ่เรียกว่า โครโมโซม X และโครโมโซมเพศอีกแท่งหนึ่งมีขนาดเล็กเรียกว่า โครโมโซม Y สัญลักษณ์เพศชายคือ XY ส่วนโครโมโซมเพศของเพศหญิงเป็นโครโมโซม X เหมือนกันทั้งคู่ สัญลักษณ์เพศหญิงคือ XX
ภายในนิวเคลียสของแต่ละเซลล์ประกอบเป็นร่างกายของสิ่งมีชีวิต จะมีจำนวนโครโมโซมเท่ากันหมดทุกเซลล์ เช่น ทุกๆ เซลล์ของร่างกายคนมีโครโมโซมจำนวน 46 แท่ง ส่วนในเซลล์สืบพันธุ์จะมีโครโมโซมเพียงครึ่งเดียวของเซลล์ร่างกาย
ข้อควรทราบ
โครโมโซมในเซลล์ร่างกายของสิ่งมีชีวิตมีรูปร่างลักษณะเหมือนกันเป็นคู่ๆ แต่ละคู่เรียกว่า ฮอมอโลกัสโครโมโซม (homologous chromosome) เมื่อแบ่งเซลล์โครโมโซมแต่ละแท่งจะประกอบด้วยโครมาทิด 2 โครมาทิด (chromatid) ที่เหมือนกัน บริเวณที่โครมาทิดทั้งสองติดกันเรียกว่า เซนโทรเมียร์ (centromere)
การแบ่งเซลล์
สิ่งมีชีวิตทุกชนิดจะต้องมีการสืบพันธุ์ เพื่อดำรงพันธุ์ไว้ตลอดไป ซึ่งการสืบพันธุ์มี 2 แบบ ดังแผนภูมิ
# การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ ได้แก่ การแตกหน่อ (budding) การสร้างสปอร์ (sporulation) การแบ่งตัวจาก 1 เป็น 2 ชิ้นส่วนย่อยของร่างกายเดิมสามารถเจริญเป็นสิ่งมีชีวิตใหม่ได้ (fragmentation) รวมทั้งการปักชำ การติดตา การทาบกิ่ง การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศนี้ต้องอาศัยการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส (mitosis) ลูกหลานที่เกิดใหม่จะมีลักษณะเหมือนพ่อแม่เดิมทุกประการ
# การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ ต้องมีการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ในสัตว์สร้างสเปิร์ม (spermatogenesis) และสร้างไข่ ส่วนในพืชจะสร้างละอองเรณู (microsporogenesis) และสร้างไข่ (megasporogenesis) การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศจะต้องมีการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส (meiosis) ซึ่งจะมีการลดจำนวนโครโมโซมลงครึ่งหนึ่ง เซลล์สืบพันธุ์จึงมีโครโมโซมเป็นแฮพลอยด์ เมื่อเซลล์สืบพันธุ์ของพ่อและแม่รวมกันจะทำให้ลูกที่เกิดมามีจำนวนโครโมโซมเท่าเดิม
เกรเกอร์ เมนเดล ได้ศึกษาวิธีการปรับปรุงพันธุ์พืชและสนใจทางด้านพันธุกรรม เมนเดลได้ผสมพันธุ์ถั่วลันเตาเพื่อศึกษาการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม
ลักษณะภายนอกของต้นถั่วลันเตาที่เมนเดลศึกษามีหลายลักษณะแต่เมนเดลนำมาศึกษาเพียง 7 ลักษณะ โดยแต่ละลักษณะมีความแตกต่างกันอย่างชัด เช่น ต้นสูงกับต้นเตี้ย ลักษณะเมล็ดกลมกับเมล็ดขรุขระ เป็นต้น
ต้นถั่วที่เมนเดลนำมาใช้เป็นพ่อพันธุ์และแม่พันธุ์ล้วนเป็นพันธุ์แท้ทั้งคู่ สายพันธุ์แท้นี้ได้จากการนำต้นถั่วแต่ละสายพันธุ์มาปลูกและผสมกันภายในดอกเดียวกัน เมื่อต้นถั่วออกฝักนำเมล็ดแก่ไปปลูกรอจนต้นถั่วเจริญเติบโต แล้วคัดเลือกต้นที่มีลักษณะเหมือนพ่อแม่มาผสมกันต่อไป ทำเช่นนี้ไปจนได้ต้นถั่วพันธุ์แท้ที่มีลักษณะเหมือนต้นพ่อแม่ทุกประการ การที่เมนเดลคัดเลือกพันธุ์แท้ก่อนที่จะทำการผสมพันธุ์ ก็จะให้แน่ใจว่าแต่ละสายพันธุ์ที่ใช้ในการผสมพันธุ์มีลักษณะเพียงอย่างเดียวเท่านั้นเพื่อไม่ให้เกิดความยุ่งยาก
เมนเดลได้ผสมพันธุ์ระหว่างต้นถั่วพันธุ์แท้ที่มีลักษณะแตกต่างกัน 1 ลักษณะ เช่น ผสมต้นถั่วพันธุ์ดอกสีม่วงกับพันธุ์ดอกสีขาว
เกรเกอร์ เมนเดล ได้ศึกษาวิธีการปรับปรุงพันธุ์พืชและสนใจทางด้านพันธุกรรม เมนเดลได้ผสมพันธุ์ถั่วลันเตาเพื่อศึกษาการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม
ลักษณะภายนอกของต้นถั่วลันเตาที่เมนเดลศึกษามีหลายลักษณะแต่เมนเดลนำมาศึกษาเพียง 7 ลักษณะ โดยแต่ละลักษณะมีความแตกต่างกันอย่างชัด เช่น ต้นสูงกับต้นเตี้ย ลักษณะเมล็ดกลมกับเมล็ดขรุขระ เป็นต้น
ต้นถั่วที่เมนเดลนำมาใช้เป็นพ่อพันธุ์และแม่พันธุ์ล้วนเป็นพันธุ์แท้ทั้งคู่ สายพันธุ์แท้นี้ได้จากการนำต้นถั่วแต่ละสายพันธุ์มาปลูกและผสมกันภายในดอกเดียวกัน เมื่อต้นถั่วออกฝักนำเมล็ดแก่ไปปลูกรอจนต้นถั่วเจริญเติบโต แล้วคัดเลือกต้นที่มีลักษณะเหมือนพ่อแม่มาผสมกันต่อไป ทำเช่นนี้ไปจนได้ต้นถั่วพันธุ์แท้ที่มีลักษณะเหมือนต้นพ่อแม่ทุกประการ การที่เมนเดลคัดเลือกพันธุ์แท้ก่อนที่จะทำการผสมพันธุ์ ก็จะให้แน่ใจว่าแต่ละสายพันธุ์ที่ใช้ในการผสมพันธุ์มีลักษณะเพียงอย่างเดียวเท่านั้นเพื่อไม่ให้เกิดความยุ่งยาก
เมนเดลได้ผสมพันธุ์ระหว่างต้นถั่วพันธุ์แท้ที่มีลักษณะแตกต่างกัน 1 ลักษณะ เช่น ผสมต้นถั่วพันธุ์ดอกสีม่วงกับพันธุ์ดอกสีขาว
เมนเดลได้ผสมพันธุ์ระหว่างต้นถั่วพันธุ์แท้ที่มีลักษณะแตกต่างกัน 1 ลักษณะ เช่น ผสมต้นถั่วพันธุ์ดอกสีม่วงกับพันธุ์ดอกสีขาว ผลที่ได้ออกมา เป็นดังนี้
ลักษณะของพ่อแม่ที่ใช้ผสมพันธุ์ ลักษณะที่ปรากฏ
ลูกรุ่นที่ 1 ลูกรุ่นที่ 2
เมล็ดกลม x เมล็ดขรุขระ เมล็ดกลมทุกต้น เมล็ดกลม 5,474 เมล็ด
เมล็ดขรุขระ 1,850 เมล็ด
เมล็ดสีเหลือง x เมล็ดสีเขียว เมล็ดสีเหลืองทุกต้น เมล็ดสีเหลือง 6,022 ต้น
เมล็ดสีเขียว 2,001 ต้น
ฝักอวบ x ฝักแฟบ ฝักอวบทุกต้น ฝักอวบ 882 ต้น
ฝักแฟบ 229 ต้น
ฝักสีเขียว x ฝักสีเหลือง ฝักสีเขียวทุกต้น ฝักสีเขียว 428 ต้น
ฝักสีเหลือง 152 ต้น
ดอกเกิดที่ลำต้น xดอกเกิดที่ยอด ดอกเกิดที่ลำต้น ดอกเกิดที่ลำต้น 651 ต้น
ดอกเกิดที่ยอด 207 ต้น
ดอกสีม่วง x ดอกสีขาว ดอกสีม่วงทุกต้น ดอกสีม่วง 705 ต้น
ดอกสีขาว 224 ต้น
ต้นสูง x ต้นเตี้ย ต้นสูงทุกต้น ต้นสูง 787 ต้น
ต้นเตี้ย 277 ต้น
ใบประเมินความรู้มีประเด็นดังนี้
ประเมินการพบกลุ่มครั้งที่ ๕
๑.เรื่องเซลล์(cell)
จงตอบคำถามต่อไป
๑. เซลล์(cell)หมายถึงอะไรจง อธิบาย ...............................................................................................
๒. โครงสร้างพื้นฐาน ของเซลล์ มีส่วนประกอบอะไรบ้าง
...........................................................................................................................................................
๓. เซลล์สัตว์ มีส่วนไหนที่แตกต่างกับเชลล์พืช
๕. การแบ่งเซลล์ แบ่งได้ กี่แบบ มีอะไรบ้าง จงอธิบาย
๖. การแบ่งเซลล์แบบไมโตชิส แบ่งได้กี่ระยะอะไรบ้าง จงอธิบาย
๗. อธิบายการแบ่งเชลล์ แบบ ไมโตซิส และ ไมโอซิส มีความแตกต่างกันอย่างไร
๒.เรื่องพันธุกรรมและความหลากหลายทางชีวภาพ
๑. ยีน(Gen)หมายถึงอะไร มีกี่ชนิดอะไรบ้าง
๒. โคโมโซม หมายถึงอะไร
๓. ในร่างกายมนุษย์มีจำนวน โคโมโซม กี่..........คู่ และโคโมโซมเพศ มีซื่อเรียกว่าอะไร
๔. เกรเกอร์ เมนเดล(...................) คือใคร และศึกษาทดลองเรื่องอะไร และผลการทดลองเป็นอะไร
๕. มูเตชั่น(Mutation) หมายถึงอะไร ......................................................................................................
๖. อธิบายสาเหตุของการกลายพันธ์ว่าเกิดจากอะไร และมีประโยชน์อย่างไร และมีโทษอย่างไร
๗. จงแสดงแผนผังของการผสมพันธ์ต้นถั่ว ระหว่างต้นสูงกับต้นเตี้ย
งานที่มอบหมาย
แบ่งกลุ่มผู้เรียน เป็น 2 กลุ่ม
กลุ่มที่ 1 จัดงานวิชาการ แสดงบทบาทสมมุติเรื่องการพูดต่อหน้าชุมชน เช่น การพูดอวยพรงานมงคลสมรส การพูดให้โอวาทแก่ผู้สำเร็จการศึกษา
กลุ่มที่ 2 จัดกิจกรรมวิชาการ เรื่อง การโต้วาที
โดยทุกกลุ่มต้องเขียนรายงานประชุมเขียนโครงการมานเสนอด้วย
องค์ประกอบของเซลล์
ถึงแม้เซลล์จะมีรูปร่าง ขนาด และหน้าที่ต่างๆ กันออกไปก็ตาม แต่ต้องมีส่วนประกอบพื้นฐาน บางอย่างเหมือนๆ กัน ได้แก่
• 1. เยื่อหุ้มเซลล์ (plasma membrane หรือ cell membrane) เป็นส่วนที่ห่อหุ้ม ของเหลวที่อยู่ภายใน โดยทั่วไปเยื่อหุ้มเซลล์ มีคุณสมบัติเป็นเยื่อเลือกผ่าน (semipermeable membrane) ซึ่งยอมให้สารบางชนิด แพร่ผ่านเข้าออกได้
• 2. ของเหลวภายในเซลล์ ได้แก่ ส่วนที่เรียกว่า โปรโตปลาสซึม ของเหลวนี้ มีส่วนประกอบสำคัญอยู่ 2 ส่วนใหญ่ๆ คือ ส่วนของนิวเคลียส และส่วนที่อยู่รอบนิวเคลียส เรียกว่า ไซโตรพลาสซึม ซึ่งแบ่งเป็น ส่วนที่มีชีวิต (organell) ส่วนที่ไม่มีชีวิต (inclusion)
เซลล์ที่นำมาศึกษาโดยละเอียด ก็คือ เซลล์พืช และเซลล์สัตว์เซลล์สัตว์
เซลล์พืช
การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส ( mitosis)
การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส เป็นการแบ่งเซลล์ เพื่อเพิ่มจำนวนเซลล์ของร่างกาย ในการเจริญเติบโต ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ หรือในการแบ่งเซลล์ เพื่อการสืบพันธุ์ ในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว และหลายเซลล์บางชนิด เช่น พืชส่วนประกอบอื่น ๆ ที่เป็นเชลล์พืชและเชลล์สัตว์ สามารถเข้าไปดูทีเว็บไซค์http://student.nu.ac.th/phitsanu_edu/cell_animal.htm#top
• ไม่มีการลดจำนวนชุดโครโมโซม ( 2n ไป 2n หรือ n ไป n )
• เมื่อสิ้นสุดการแบ่งเซลล์จะได้ 2 เซลล์ใหม่ที่มีโครโมโซมเท่าๆ กัน และเท่ากับเซลล์ตั้งต้น
• พบที่เนื้อเยื่อเจริญปลายยอด , ปลายราก , แคมเบียม ของพืชหรือเนื้อเยื่อบุผิว , ไขกระดูกในสัตว์ , การสร้างสเปิร์ม และไข่ของพืช
• มี 5 ระยะ คือ อินเตอร์เฟส ( interphase), โพรเฟส ( prophase), เมทาเฟส (metaphase), แอนาเฟส ( anaphase) และเทโลเฟส ( telophase)
การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส ( meiosis)การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส เป็นการแบ่งเซลล์เพื่อสร้างเซลล์สืบพันธุ์ของสัตว์ ซึ่งเกิดในวัยเจริญพันธุ์ ของสิ่งมีชีวิต โดยพบในอัณฑะ ( testes), รังไข่ ( ovary), และเป็นการแบ่ง เพื่อสร้างสปอร์ ( spore) ในพืช ซึ่งพบในอับละอองเรณู ( pollen sac) และอับสปอร์ ( sporangium) หรือโคน ( cone) หรือในออวุล ( ovule)
มีการลดจำนวนชุดโครโมโซมจาก 2n เป็น n ซึ่งเป็นกลไกหนึ่ง ที่ช่วยให้จำนวนชุดโครโมโซมคงที่ ในแต่ละสปีชีส์ ไม่ว่าจะเป็นโครโมโซม ในรุ่นพ่อ - แม่ หรือรุ่นลูก - หลานก็ตาม
มี 2 ขั้นตอน คือ
1. ไมโอซิส I (Meiosis - I)
ไมโอซิส I (Meiosis - I) หรือ Reductional division ขั้นตอนนี้จะมีการแยก homologous chromosome ออกจากกันมี 5 ระยะย่อย คือ
• Interphase- I2. ไมโอซิส II (Meiosis - II)
• Prophase - I
• Metaphase - I
• Anaphase - I
• Telophase - I
ไมโอซิส II (Meiosis - II) หรือ Equational division ขั้นตอนนี้จะมีการแยกโครมาทิด ออกจากกันมี 4 - 5 ระยะย่อย คือ
• Interphase - IIเมื่อสิ้นสุดการแบ่งจะได้ 4 เซลล์ที่มีโครโมโซมเซลล์ละ n (Haploid) ซึ่งเป็นครึ่งหนึ่งของเซลล์ตั้งต้น และเซลล์ที่ได้เป็นผลลัพธ์ ไม่จำเป็นต้ีองมีขนาดเท่ากัน
• Prophase - II
• Metaphase - II
• Anaphase - II
• Telophase - II
ขั้นตอนต่างๆในไมโอซิส
เรื่องที่ ๒ เรื่องพันธุกรรม
Gen(ยีน)เป็นหน่อยพันธุกรรมที่อยู่บนโครโมโซมมีลักษณะเรียงกันเหมือนสร้อยลูกปัดทำหน้าที่ควบคุมลักษณะต่างๆทางพันธุกรรมจากพ่อแม่ไปยังลูกหลาน มีอยู่ ๒ ลักษณะ
คือ ๑.ยีนเด่น คือยีนที่มีลักษณะนั้น ๆออกมาแม้มีเพียงยีนเดียว ๒.ยีนด้อย จะแสดงลักษณะที่ปรากฎออกมา มียีนด้อยทั้ง ๒ ยีนอยู่บนโครโมโซม ในร่างกายมนุษย์ มีแท่งโครโมโซม ทั้งหมด ๒๓ แท่ง ๔๖ คู่
ยีนและโครโมโซม
ยีน
ยีน (gene) คือ หน่วยพันธุกรรมที่อยู่บนโครโมโซม (chromosome) มีลักษณะเรียงกันเหมือนสร้อยลูกปัด ทำหน้าที่ควบคุมลักษณะต่างๆ ทางพันธุกรรมจากพ่อแม่ไปยังลูกหลาน ในคนจะมียีนประมาณ 50,000 ยีน แต่ละยีนจะควบคุมลักษณะต่างๆ ทางพันธุกรรมเพียงลักษณะเดียว ยีนที่ควบคุมลักษณะพันธุกรรมบางอย่างมี 2 ชนิด คือ
1. ยีนเด่น (dominant gene) คือ ยีนที่แสดงลักษณะนั้นๆ ออกมาได้ แม้มียีนนั้นเพียงยีนเดียว
2. ยีนด้อย (recessive gene) คือ ยีนที่สามารถแสดงลักษณะให้ปรากฏออกมาได้ ก็ต่อเมื่อมียีนด้อยทั้งสองยีนอยู่บนคู่โครโมโซม
จำนวนโครโมโซมของสิ่งมีชีวิต มีจำนวนโครโมโซมที่คงที่และเท่ากันเสมอ ถ้าสิ่งมีชีวิตต่างชนิดกันจะมีจำนวนโครโมโซมที่แตกต่างกัน จำนวนโครโมโซมในเซลล์ร่างกายและโครโมโซมในเซลล์สืบพันธุ์จะแตกต่างกัน โดยโครโมโซมในเซลล์สืบพันธุ์จะมีเพียงครึ่งหนึ่งของเซลล์ร่างกาย
การศึกษาจำนวนและรูปร่างโครโมโซมของสิ่งมีชีวิต เช่น คน ทำโดยนำเซลล์ร่างกาย เช่น เซลล์เม็ดเลือดขาวบางชนิดมาศึกษา และนำมาถ่ายภาพของโครโมโซม จากนั้นจึงนำภาพถ่ายโครโมโซมมาจัดเรียงตามรูปร่าง ลักษณะ และขนาด โดยนำโครโมโซมที่มีรูปร่างลักษณะเหมือนกันและขนาดใกล้เคียงกันมาจัดไว้ในคู่เดียวกัน
ในคนมีโครโมโซม 46 แท่ง จัดได้ 23 คู่ แบ่งเป็นออโทโซม ซึ่งมีลักษณะเหมือนกันในเพศชายและเพศหญิงจำนวน 22 คู่ ส่วนคู่ที่ 23 เป็นโครโมโซมเพศ มีลักษณะต่างกัน
