วันศุกร์ที่ 23 ธันวาคม พ.ศ. 2559

บทที่ 1 ธรรมชาติของสิ่งมีชีวิต



ในบทนี้จะเป็นเนื้อหาที่ช่วยให้เราเข้าใจวิชาชีววิทยาได้มากขึ้น
ประเด็นหลัก คือ สมบัติสิ่งมีชีวิต กับ การศึกษาชีววิทยา

1.สิ่งมีชีวิต คือ อะไร
นักชีววิทยามีเกณฑ์ที่ใช้ในการจัดจำแนกว่าสิ่งใดเป็นสิ่งมีชีวิต โดยมีสมบัติ ดังนี้
1.1 สิ่งมีชีวิตมีการสืบพันธุ์
การสืบพันธุ์ (Reproduction) หมายถึง กระบวนการเพิ่มจำนวนสิ่งมีชีวิตขึ้นมาจากสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน หรือสปีชีส์ (Species) เดียวกัน โดยมีการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมจากรุ่นหนึ่งไปสู่อีกรุ่นหนึ่ง
กิจกรรมน่ารู้ : ให้นักเรียนสังเกตการเปลี่ยนแปลงของแหน เป็นเวลา 2 - 4 สัปดาห์ แล้วจึงตอบคำถาม
คำถาม : แหนมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไร โดยวิธีใด
คำตอบ : จากการสังเกตจะเห็นได้ว่าเมื่อเวลาผ่านไป 1 เดือน แหนมีการเพิ่มจำนวนขึ้น โดยการแตกหน่อ
กิจกรรมที่ 1.1 การงอกใหม่
นักเรียนจงสังเกตการเปลี่ยนแปลงของสิ่งมีชีวิตในแผนภาพข้างล่างนี้
คำถาม : การเปลี่ยนแปลงของสิ่งมีชีวิตในภาพ ก. และ ข. มีลักษณะที่เหมือนหรือแตกต่างกันอย่างไร
คำตอบ : ลักษณะที่เหมือนกัน คือ ดาวทะเลและจิ้งจกสามารถงอกส่วนของร่างกายที่ขาดไปให้ครบสมบูรณ์ได้  ส่วนลักษณะที่แตกต่างกัน คือ ดาวทะเลสามารถงอกเป็นตัวใหม่ได้ ตัว ส่วนจิ้งจกงอกเฉพาะส่วนหางที่ขาดหายไป ไม่มีการเพิ่มจำนวนของจิ้งจก
คำถาม : การงอกใหม่ของสัตว์ชนิดใดถือว่าเป็นการสืบพันธุ์ เพราะเหตุใด

คำตอบ : การงอกใหม่ของดาวทะเลเป็นการสืบพันธุ์ เพราะมีจำนวนเพิ่มขึ้นและมีลักษณะเหมือนตัวเดิม
สาระน่ารู้
การสืบพันธุ์มี วิธี คือการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ และการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ
1.การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ (asexual reproduction)      เป็นการสืบพันธุ์ที่ไม่ต้องอาศัยเซลล์สืบพันธุ์ (sex cell) เป็นการสืบพันธุ์ที่สร้างหน่วยใหม่ขึ้นมาจากสิ่งมีชีวิตเดิม อาจเกิดได้โดยการจำลองตัวเองของหน่วยพันธุกรรม การแบ่งนิวเคลียสแบบไมโทซิส (Mitosis) หน่วยใหม่ที่เกิดขึ้นมาจะมีลักษณะเหมือนตัวแม่ทุกประการ
     การสืบพันธุ์แบบนี้พบตั้งแต่สิ่งที่มีชีวิตที่ยังไม่เป็นเซลล์ พวกเซลล์เดียว และพวกหลายเซลล์ไปจนถึงพืชชั้นสูงเป็นการสืบพันธุ์ที่ง่ายที่สุด พบในสัตว์ชั้นต่ำที่ไม่มีระบบสืบพันธุ์หรือมีแต่ยังไม่เจริญดี ทำได้โดยการแบ่งตัวจาก เป็น ได้สิ่งมีชีวิตตัวใหม่ที่มีลักษณะเหมือนเดิมทุกประการ แต่ถ้าสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ไม่สามารถปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงได้ ก็จะทำให้ตายและสูญพันธุ์ในที่สุด 


1. การแตกหน่อ (Budding)
        เป็นการสืบพันธุ์ของสัตว์ชั้นต่ำ โดยเมื่อเจริญเติบโตเต็มที่แล้วจะมีการสร้างเนื้อเยื่อข้างลำตัวงอกออกมา แล้วเจริญเติบโตเป็นตัวเล็ก ๆ ที่มีอวัยวะต่าง ๆ เหมือนตัวแม่ หลังจากติดอยู่กับตัวแม่ระยะหนึ่งก็จะหลุดออกมาไปอยู่อิสระตามลำพัง สัตว์ที่มีการสืบพันธุ์ลักษณะนี้ได้แก่ ไฮดรา หนอนตัวแบน ฟองน้ำ ปะการัง และสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว (พวกโพรติสต์) เช่น ยีสต์ ไฮดรา ฟองน้ำ  ในพืชชั้นสูงก็มีพวก ขิง ข่า กล้วย หน่อไม้ เป็นต้น

2. การแบ่งตัวออกเป็นสอง (Binary Fission) 

เกิดขึ้นกับสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว (พวกโพรติสต์) ได้แก่ อะมีบา พารามีเซียม ยูกลีนา และแบคทีเรีย การสืบพันธุ์วิธีนี้เกิดขึ้นโดยการแบ่งตัวจาก 1 เซลล์เป็น 2 เซลล์ โดยนิวเคลียสของเซลล์จะแบ่งตัวก่อน แล้วไซโทพลาซึมจะแบ่งตามได้เป็นตัวใหม่ 2 ตัว ซึ่งแต่ละตัวจะมีลักษณะเหมือนตัวเดิมทุกประการ

3. พาร์ธีโนเจเนซิส (Parthenogenesis) 
การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ : Parthenogenesis
      เป็นการสืบพันธุ์ไม่อาศัยเพศของแมลงบางชนิด เช่น ตั๊กแตนกิ่งไม้ เพลี้ย ไรน้ำซึ่งตัวเมียสามารถผลิตไข่ที่ฟักเป็นตัวได้โดยไม่ต้องมีการปฏิสนธิในสภาวะปกติไข่ของสัตว์ดังกล่าวจะฟักออกมาเป็นตัวเมียเสมอ แต่ในสภาวะที่ไม่เหมาะสมกับการดำรงชีวิต เช่น เกิดความแห้งแล้งหนาวเย็น หรือขาดแคลนอาหาร ตัวเมียก็จะผลิตไข่ที่ฟักออกเป็นทั้งตัวผู้และตัวเมีย จากนั้นสัตว์ตัวผู้และตัวเมียเหล่านี้จะผสมพันธุ์กันแล้วตัวเมียจะออกไข่ที่มีความคงทนต่อสภาวะที่ไม่เหมาะสมดังกล่าวได้ ในผึ้ง มด ต่อ แตน ก็พบว่ามีการสืบพันธุ์แบบพาร์ธีโนเจเนซิสด้วยเช่นกัน โดยไข่ไม่ต้องมีการปฏิสนธิก็สามารถฟักออกมาเป็นตัวได้ ซึ่งจะฟักออกมาเป็นตัวผู้เสมอ

4 . การงอกใหม่ (Regeneration)
 พบในสัตว์ชั้นต่ำ ได้แก่ ปลาดาว พลานาเรีย ไส้เดือนดิน ปลิง ซีแอนนีโมนี การงอกใหม่เป็นการสร้างส่วนของร่างกายที่ขาดหายไป โดยสัตว์เหล่านี้ถ้าร่างกายถูกตัดออกเป็นส่วน ๆ แต่ละส่วนจะสามารถงอกเป็นสิ่งมีชีวิตตัวใหม่ได้ ดังนั้นการงอกใหม่นี้จึงทำให้มีจำนวนสิ่งมีชีวิตเพิ่มขึ้นจากจำนวนเดิม

5. การสร้างสปอร์ (Spore Formation) 
เป็นการสืบพันธุ์ที่เกิดจากการแบ่งนิวเคลียสหลาย ๆ ครั้ง ต่อจากนั้นไซโทพลาซึมจะแบ่งตาม แล้วจะมีการสร้างเยื่อกั้นเป็นส่วน ๆ แต่ละส่วนจะมีนิวเคลียส 1 อัน เรียกว่า สปอร์ (Spore) สัตว์ที่มีการสืบพันธุ์แบบนี้ ได้แก่ พลาสโมเดียม ซึ่งเป็นสัตว์ที่ทำให้เกิดโรคไข้มาลาเรีย

6. การขาดออกเป็นท่อน (Fragmentation)
เป็นการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศอีกแบบหนึ่งของสิ่งมีชีวิต โดยเฉพาะพวกที่มีเซลล์ต่อกันเป็นเส้นสายโดยการหักเป็นท่อนๆ แต่ละท่อนที่หลุดไปก็จะแบ่งตัวแบบ Mitotic cell division ได้เซลล์ใหม่ที่ต่อกันเป็นเส้นสายเจริญต่อไป เช่น พวกหนอนตัวแบน สาหร่ายทะเล
2. การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ (sexual reproduction)
เป็นการสืบพันธุ์ที่ผลิตสิ่งมีชีวิตใหม่ขึ้นมาด้วยการรวมตัวของหน่วยพันธุกรรมซึ่งอาจเกิดจากสิ่งมีชีวิตตัวเดียวกัน หรือคนละตัวก็ได้ หรือเกิดจากการรวมตัวของนิวเคลียสของเซลล์สืบพันธุ์ (sex cell or gamete) ซึ่งจากการแบ่งตัวของ germ line cell แบบ meiotic cell division การรวมตัวของเซลล์สืบ พันธุ์เรียกว่า ปฏิสนธิ (fertilization) ได้นิวเคลียสใหม่ที่เป็นdiploid ซึ่งเรียกว่า Zygote และ zygote ที่ได้จะเป็นเซลล์เริ่มต้นของสิ่งมีชีวิตรุ่นต่อไป

1.2 สิ่งมีชีวิตต้องการสารอาหารและพลังงาน
ในการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตนั้น ต้องการสารอาหารมาสลายเพื่อให้ได้พลังงาน มาใช้ในปฏิกิริยาเคมีภายในเซลล์ ที่เรียกว่า เมแทบอลิซึม(Metabolism) 
ซึ่งแบ่งได้ 2 กระบวนการ ดังนี้
   1) แคแทบอลิซึม(Catabolism) : เป็นกระบวนการสลายสารโมเลกุลใหญ่ให้เป็นสารโมเลกุลเล็ก เป็นปฏิกิริยาคายพลังงาน เช่น การย่อยอาหารโดยเอนไซม์ต่างๆ การหายใจระดับเซลล์
   2) แอแนบอลิซึม(Anabolism)เป็นกระบวนการสังเคราะห์สารโมเลกุลใหญ่จากสารโมเลกุลเล็ก เป็นปฏิกิริยาดูดพลังงาน เช่น การสังเคราะห์โปรตีน การสังเคราะห์ด้วยแสง



1.3 สิ่งมีชีวิตมีการเจริญเติบโต มีอายุขัยและขนาดจำกัด
การเจริญเติบโต คือ การเปลี่ยนแปลงของเซลล์ต่างๆทั้งโครงสร้างและหน้าที่ ซึ่งกระบวนการเจริญเติบโตจากไซโกตเป็นตัวเต็มวัยนั้น เซลล์มีการเปลี่ยนแปลงดังนี้

1).มีการเพิ่มจำนวน(Cell division)
2).มีการเจริญเติบโต (Growth and development) เช่น การเพิ่มขนาดของเซลล์ และขนาดของร่างกาย
3).มีการเปลี่ยนแปลงเพื่อทำหน้าที่เฉพาะอย่าง (Differentiation) ทำให้มีรูปร่างของอวัยวะและรูปร่างของร่างกายเป็นลักษณะเฉพาะของสิ่มีชีวิตแต่ละชนิด

อายุขัย(Life span) คือ อายุของสิ่งมีชีวิตตั้งแต่เกิดจนตาย โดยอายุขัยของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดก็จะแตกต่างกันออกไป
  • อายุขัยของสัตว์
ตารางแสดงอายุขัยสูงสุดของสิ่งมีชีวิตต่างๆ
สิ่งมีชีวิต
อายุขัยสูงสุด(ปี)
คน
120
เต่ากาลาปากอส
152
ช้างอินเดีย
70
จระเข้ปากยาว(อัลลิเกเตอร์)
52
เหยี่ยว
46
กอริลลา
39
คางคก
36
แมว
27
สุนัข
20
ค้างคาว
13
หนู
3

จากตาราง นักเรียนสรุปได้ว่าอย่างไร
ตอบ สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีอายุขัยต่างกัน

สัตว์ชนิดใดมีอายุขัยสั้น และสัตว์ชนิดใดบ้างที่อายุขัยยาวกว่าสัตว์อื่นๆ
ตอบ สัตว์ที่มีอายุขัยสั้น ได้แก่ หนูมีอายุ 3 ปี และสัตว์ที่มีอายุขัยยาวนาน ได้แก่ เต่ากาลาปากอส ซึ่งมีอายุขัยตั้งแต่ 152 ปีขึ้นไป และคนบางคนมีอายุได้ถึง 120 ปี
  • อายุขัยของพืช
    อายุขัยของพืช เราอาจจะใช้เกณฑ์ช่วงอายุในการพิจารณา แบ่งเป็น 2 กลุ่ม คือ

          1. กลุ่มพืชที่มีช่วงอายุสั้น คือ พืชที่มีช่วงชีวิตสั้นๆ ประมาณ 1-2 ปี แบ่งเป็นพืชปีเดียว(Annual plant) เช่น ข้าว อ้อย สับปะรด เป็นต้น 

และพืชสองปี(Biennial plant) พืชกลุ่มนี้มักมีลำต้นใต้ดิน เมื่อใบและลำต้นที่อยู่เหนือดินแห้งเหี่ยว ก็ยังมีลำต้นที่อยู่ใต้ดินที่สามารถงอกและเกิดดอกออกมาได้อีก เช่น ว่านสี่ทิศ หอม กระเทียม เป็นต้น
          2. กลุ่มพืชที่มีอายุหลายปี คือ พืชที่มีอายุมากกว่า 2 ปี อาจจะเป็นไม้พุ่มหรือไม้ยืนต้น เช่น มะม่วง โพธิ์ หางนกยูง ประดู่ เต็ง แก้ว ข่อย จำปี เป็นต้น การนับอายุของไม้ยืนต้น นับได้จากจำนวนวงปี แต่ก็มีพืชหลายปีบางชนิดที่เมื่อออกดอกและผลแล้วจะตาย เช่น ไผ่ ลาน เป็นต้น
สิ่งมีชีวิตมีขนาดจำกัด คือ สิ่งมีชีวิตเมื่อเจริญเติบโตเต็มที่แล้ว ขนาด ความยาว หรือความสูงจะไม่เพิ่มขึ้นอีก ตัวอย่าง เช่น จิ้งจกเมื่อโตเต็มที่ก็จะไม่มีขนาดเท่ากิ้งก่า และจระเข้ 

ในพืชก็เช่นเดียวกัน ความสูง และขนาดเส้นรอบวงก็จะแตกต่างกันด้วย ถ้าพิจารณาลำต้นตามขนาดความสูงและการมีเนื้อไม้ของพืช จะแบ่งได้ 3 กลุ่ม คือ ไม้ล้มลุก(herb) ไม้พุ่ม(Shrub) และไม้ยืนต้น(tree)

1.4 สิ่งมีชีวิตมีการตอบสนองต่อสิ่งเร้า
      สิ่งมีชีวิตมีการตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อม เพื่อหาอาหาร หลบหลีกภัยจากศัตรู และมีการปรับตัวให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อม เช่น ทานตะวันจะหันดอกเข้าหาแสงอาทิตย์ นกอพยพหนีจากสภาพอากาศหนาวเย็น  สภาพของสิ่งแวดล้อมที่ทำให้สิ่งมีชีวิตแสดงพฤติกรรม เรียกว่า สิ่งเร้า(Stimulus) และการแสดงออกของสิ่งมีชีวิตต่อสิ่งเร้า เรียกว่า การตอบสนอง(Response) 



สิ่งแวดล้อมภายนอกและสิ่งแวดล้อมภายในที่เป็นสิ่งเร้าของสิ่งมีชีวิตมีอะไรบ้าง
ตอบ 


นักเรียนคิดว่า การพัฒนาของระบบประสาทของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีความสัมพันธ์กับการตอบสนองต่อสิ่งเร้าของสิ่งมีชีวิตชนิดนั้นๆอย่างไรตอบ 





รากและลำต้นของหัวหอมตอบสนองต่อสิ่งเร้าใด ปลายรากและปลายยอดมีทิศทางการตอบสนองอย่างไร
ตอบ 



      1.5 สิ่งมีชีวิตมีการรักษาดุลยภาพของร่างกาย

      1.6 สิ่งมีชีวิตมีลักษณะจำเพาะ

      1.7 สิ่งมีชีวิตมีการจัดระบบ


      2. ชีววิทยาคืออะไร
      นักชีววิทยามีเกณฑ์ที่ใช้


      3. ชีววิทยากับการดำรงชีวิต

      นักชีววิทยามีเกณฑ์ที่ใช้


      4. ชีวจริยธรรม

      นักชีววิทยามีเกณฑ์ที่ใช้


      5. การศึกษาชีววิทยา
      นักชีววิทยามีเกณฑ์ที่ใช้

      5.1 การตั้งสมมุติฐาน

      5.2 การตรวจสอบสมมุติฐาน

      5.3 การเก็บรวบรวมข้อมูลและวิเคราะห์ข้อมูล

      5.4 การสรุปผลการทดลอง

      ไม่มีความคิดเห็น:

      โพสต์ความคิดเห็น