เซลล์และหน่วยพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต

องค์ความรู้

• เซลล์ คือหน่วยที่เล็กที่สุดของสิ่งมีชีวิตที่ยังแสดงสมบัติของสิ่งมีชีวิตได้ครบ — พูดง่ายที่สุดคือ «ชิ้นส่วนที่เล็กที่สุดที่ยังมีชีวิต»
• สิ่งมีชีวิตทุกชนิดประกอบด้วยเซลล์อย่างน้อย 1 เซลล์ สิ่งที่ไม่มีเซลล์ก็ไม่นับเป็นสิ่งมีชีวิต เช่น ก้อนหิน เกลือ น้ำ
• ไวรัสเป็นข้อยกเว้นที่ต้องแยกให้ออก — ไวรัสไม่มีเซลล์ มีเพียง สารพันธุกรรม ห่อหุ้มอยู่ และ เพิ่มจำนวนได้เฉพาะเมื่ออยู่ในเซลล์เจ้าบ้าน จึงไม่จัดเป็นสิ่งมีชีวิตตามนิยามข้างต้น มักเรียกกันว่า «กึ่งสิ่งมีชีวิต» (ดู sc-microbe-01)
• สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว ใช้เซลล์เดียวทำงานทุกอย่างเอง ทั้งกิน ขับถ่าย หายใจ และสืบพันธุ์ เช่น อะมีบา พารามีเซียม ยูกลีนา แบคทีเรีย ยีสต์ สาหร่ายเซลล์เดียว
• สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ มีเซลล์จำนวนมากและแบ่งหน้าที่กัน เช่น คน พืช สัตว์ เห็ดรา
• ลำดับชั้นของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ เซลล์ → เนื้อเยื่อ → อวัยวะ → ระบบอวัยวะ → สิ่งมีชีวิต ลำดับนี้ใช้ตอบโจทย์เรียงลำดับได้บ่อย
• เซลล์ที่ทำหน้าที่ต่างกันมี รูปร่างและขนาดต่างกัน เช่น เซลล์ประสาทมีแขนงยาว เซลล์เม็ดเลือดแดงแบนกลม เซลล์ขนรากพืชเรียวยาว

ตัวอย่างและวิธีคิด

• เลือดมีเซลล์หรือไม่ — มี เซลล์เม็ดเลือดแดงและเซลล์เม็ดเลือดขาวเป็นเซลล์ของร่างกาย ส่วนน้ำเลือด (พลาสมา) ไม่ใช่เซลล์ แต่เป็นของเหลวที่พาเซลล์และสารอาหารไปทั่วตัว
• เรียงลำดับจากเล็กไปใหญ่ — เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจ → เนื้อเยื่อกล้ามเนื้อหัวใจ → หัวใจ → ระบบหมุนเวียนเลือด → ร่างกายคน
• ก้อนหินก้อนหนึ่งมีเซลล์ไหม เพราะเหตุใด — ไม่มี ถึงจะงอกเพิ่มหรือสึกกร่อนได้ แต่ไม่กินอาหาร ไม่หายใจ ไม่ขับถ่าย และไม่สืบพันธุ์ จึงไม่ใช่สิ่งมีชีวิต

ภาพและไดอะแกรม

flowchart LR
    A[เซลล์] --> B[เนื้อเยื่อ] --> C[อวัยวะ] --> D[ระบบอวัยวะ] --> E[สิ่งมีชีวิต]

คำบรรยายภาพ: แผนผังลำดับชั้นของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ เริ่มจากเซลล์รวมกันเป็นเนื้อเยื่อ เนื้อเยื่อรวมกันเป็นอวัยวะ อวัยวะหลายอย่างทำงานร่วมกันเป็นระบบอวัยวะ และทุกระบบรวมกันเป็นสิ่งมีชีวิตหนึ่งตัว

องค์ความรู้

• เยื่อหุ้มเซลล์ — ห่อหุ้มเซลล์ทั้งหมด ควบคุมว่าสารใดเข้าได้ออกได้ และยึดส่วนประกอบภายในให้อยู่ด้วยกัน
• ไซโทพลาซึม — ของเหลวกึ่งเหลวภายในเซลล์ เป็นที่อยู่ของส่วนประกอบอื่นและเป็นที่เกิดปฏิกิริยาต่าง ๆ ของเซลล์
• นิวเคลียส — ศูนย์ควบคุมกิจกรรมของเซลล์ และเป็นที่เก็บสารพันธุกรรมที่ถ่ายทอดลักษณะจากพ่อแม่สู่ลูก
• ไมโทคอนเดรีย — แหล่งปล่อยพลังงานของเซลล์ พลังงานได้จากการเผาผลาญน้ำตาลด้วยแก๊สออกซิเจน (ดู sc-human-08 การหายใจระดับเซลล์)
• ส่วนประกอบที่มีเพิ่มในเซลล์พืช

ส่วนประกอบ	หน้าที่	พบใน
ผนังเซลล์	ทำจาก เซลลูโลส ห่อหุ้มเยื่อหุ้มเซลล์อีกชั้น ช่วยให้เซลล์แข็งแรงและคงรูป	เซลล์พืช
คลอโรพลาสต์	มี คลอโรฟิลล์ สีเขียว ใช้รับแสงเพื่อสร้างอาหาร (ดู sc-plant-02 การสังเคราะห์ด้วยแสง)	เซลล์พืชส่วนสีเขียว
แวคิวโอล	ถุงเก็บน้ำและสารละลาย ถุงใหญ่ช่วยให้เซลล์พืชเต่งและคงรูป	เซลล์พืชเป็นหลัก

• เยื่อหุ้มเซลล์กับผนังเซลล์คนละส่วน — เยื่อหุ้มเซลล์มีทั้งเซลล์พืชและเซลล์สัตว์ ส่วนผนังเซลล์มีเฉพาะเซลล์พืช

ตัวอย่างและวิธีคิด

• ถ้าเซลล์ขาดเยื่อหุ้มเซลล์จะเกิดอะไร — สารเข้าออกเซลล์อย่างไม่ถูกควบคุม น้ำและสารอาหารไหลปนกันจนเซลล์ทำงานไม่ได้ ในที่สุดเซลล์ก็ตาย
• เพราะเหตุใดใบไม้จึงเขียว แต่รากพืชไม่เขียว — เพราะเซลล์ใบมีคลอโรพลาสต์ซึ่งบรรจุคลอโรฟิลล์สีเขียว ส่วนเซลล์รากอยู่ใต้ดิน ไม่ได้รับแสง จึงไม่มีคลอโรพลาสต์
• ออร์แกเนลล์ใดทำหน้าที่ «โรงงานพลังงาน» และ «ศูนย์บัญชาการ» — โรงงานพลังงานคือไมโทคอนเดรีย · ศูนย์บัญชาการคือนิวเคลียส

ภาพและไดอะแกรม

mindmap
  root((ส่วนประกอบเซลล์))
    ทุกเซลล์มี
      เยื่อหุ้มเซลล์ ควบคุมการเข้าออกของสาร
      ไซโทพลาซึม ของเหลวภายในเซลล์
      นิวเคลียส ควบคุมกิจกรรม เก็บพันธุกรรม
      ไมโทคอนเดรีย ปล่อยพลังงาน
    เฉพาะเซลล์พืช
      ผนังเซลล์ เซลลูโลส คงรูป
      คลอโรพลาสต์ สร้างอาหาร
      แวคิวโอลใหญ่ เก็บน้ำและสาร

คำบรรยายภาพ: แผนภาพความคิดแยกส่วนประกอบของเซลล์เป็นสองกลุ่ม กลุ่มบนคือส่วนที่ทั้งเซลล์พืชและเซลล์สัตว์มีเหมือนกัน ได้แก่ เยื่อหุ้มเซลล์ ไซโทพลาซึม นิวเคลียส และไมโทคอนเดรีย กลุ่มล่างคือส่วนที่เพิ่มมาในเซลล์พืช ได้แก่ ผนังเซลล์ คลอโรพลาสต์ และแวคิวโอลขนาดใหญ่

องค์ความรู้

• เซลล์พืชและเซลล์สัตว์ เหมือนกัน ที่มีเยื่อหุ้มเซลล์ ไซโทพลาซึม นิวเคลียส และไมโทคอนเดรีย
• จุดต่างที่ต้องท่องให้ขึ้นใจ

ประเด็น	เซลล์พืช	เซลล์สัตว์
ผนังเซลล์	มี (เซลลูโลส)	ไม่มี
คลอโรพลาสต์	มีในเซลล์ส่วนที่รับแสง	ไม่มี
แวคิวโอล	มีถุงใหญ่ มักเห็นชัด 1 ถุง	มีเล็ก ๆ หรือมีไม่ชัด
รูปร่าง	ค่อนข้างเหลี่ยม คงรูป เพราะมีผนังเซลล์	กลมกว่า ยืดหยุ่นกว่า
การสร้างอาหาร	สร้างอาหารเองได้ด้วยการสังเคราะห์ด้วยแสง	สร้างอาหารเองไม่ได้ ต้องกินสิ่งอื่น

• เพราะเซลล์สัตว์ไม่มีผนังเซลล์ เซลล์จึงยืดหยุ่นได้ เช่น เซลล์เม็ดเลือดแดงที่ต้องลอดผ่านหลอดเลือดฝอยที่แคบกว่า
• การ สังเคราะห์ด้วยแสง เป็นเหตุผลว่าทำไมพืชจึงเป็น «ผู้ผลิต» ในระบบนิเวศ (ดู sc-ecosys-01)

ตัวอย่างและวิธีคิด

• โจทย์ให้ภาพเซลล์ 2 ภาพ ถามว่าภาพใดเป็นเซลล์พืช — ให้ดูสามอย่างที่ไม่มีในเซลล์สัตว์ ได้แก่ ผนังเซลล์ คลอโรพลาสต์ และแวคิวโอลถุงใหญ่ ถ้าภาพใดมีครบก็เป็นเซลล์พืช
• ทำไมเซลล์พืชจึงคงรูปได้ดีกว่าเซลล์สัตว์ — แวคิวโอลที่เต็มไปด้วยน้ำดันให้เซลล์เต่ง และผนังเซลล์ที่ทำจากเซลลูโลสช่วยยึดให้คงรูป
• ตัวลวงที่เจอบ่อย «เซลล์สัตว์ไม่มีแวคิวโอลเลย» — คำกล่าวนี้ไม่ตรง เพราะเซลล์สัตว์ก็มีถุงเก็บสารขนาดเล็ก เพียงแต่ไม่ใหญ่และไม่เด่นเหมือนเซลล์พืช

ภาพและไดอะแกรม

flowchart TD
    S[ดูภาพเซลล์] --> A{มีผนังเซลล์ไหม}
    A -->|มี| B{มีคลอโรพลาสต์หรือแวคิวโอลถุงใหญ่ไหม}
    A -->|ไม่มี| C[เซลล์สัตว์]
    B -->|มี| D[เซลล์พืช]
    B -->|ไม่มี| E[เซลล์พืชส่วนที่ไม่รับแสง เช่น เซลล์ราก]

คำบรรยายภาพ: ผังการตัดสินว่าเซลล์ในภาพเป็นเซลล์พืชหรือเซลล์สัตว์ เริ่มจากถามว่ามีผนังเซลล์หรือไม่ ถ้าไม่มีก็เป็นเซลล์สัตว์ ถ้ามีให้ดูคลอโรพลาสต์และแวคิวโอลถุงใหญ่ประกอบ เพราะเซลล์พืชบางส่วน เช่น เซลล์ราก อาจไม่มีคลอโรพลาสต์

องค์ความรู้

• เซลล์เล็กเกินกว่าจะเห็นด้วยตาเปล่า จึงต้องใช้ กล้องจุลทรรศน์ ชนิดใช้แสง ซึ่งส่องผ่านตัวอย่างบาง ๆ ที่วางบนสไลด์แก้ว
• ส่วนประกอบสำคัญ — เลนส์ตา (เลนส์ใกล้ตา) · เลนส์ใกล้วัตถุ · แท่นวางสไลด์และแคลมป์ยึดสไลด์ · ปุ่มปรับภาพหยาบ · ปุ่มปรับภาพละเอียด · แหล่งกำเนิดแสงหรือกระจกส่อง
• กำลังขยายรวม หาได้จากผลคูณของกำลังขยายสองเลนส์

$\text{กำลังขยายรวม} = \text{กำลังขยายเลนส์ตา} \times \text{กำลังขยายเลนส์ใกล้วัตถุ}$

• ลำดับการใช้ที่ถูกต้อง
  1. วางสไลด์บนแท่นและยึดด้วยแคลมป์ ปรับให้ตัวอย่างอยู่กลางแสง
  2. เริ่มจาก เลนส์ใกล้วัตถุกำลังขยายต่ำ แล้วหมุนปุ่มปรับภาพหยาบจนเห็นภาพ
  3. หมุนปุ่มปรับภาพละเอียดให้ภาพชัด
  4. เมื่อต้องการขยายมากขึ้นให้หมุนเปลี่ยนเป็นเลนส์กำลังขยายสูง แล้วใช้ ปุ่มปรับภาพละเอียดเท่านั้น
• การเตรียมสไลด์ — หยดน้ำ 1 หยด วางตัวอย่างให้แบน ไม่ให้หนาเกินไป ปิดด้วยกระจกปิดสไลด์โดยค่อย ๆ วางลงกันฟองอากาศ
• ภาพที่เห็นในกล้องจะ กลับด้าน — ขยับสไลด์ไปทางซ้าย ภาพจะเลื่อนไปทางขวา

ตัวอย่างและวิธีคิด

• ใช้เลนส์ตา 10 เท่า กับเลนส์ใกล้วัตถุ 40 เท่า เห็นภาพขยายกี่เท่า — $10 \times 40 = 400$ เท่า
• เห็นภาพแล้วยังไม่ชัด ควรหมุนปุ่มใด — ปุ่มปรับภาพละเอียด เพราะปุ่มนี้เลื่อนแท่นขึ้นลงทีละน้อย เหมาะกับการหาจุดชัดของภาพ
• ถ้าต้องการเห็นภาพใหญ่ขึ้นแบบไม่เปลี่ยนเลนส์ตา ต้องทำอย่างไร — หมุนเปลี่ยนไปใช้เลนส์ใกล้วัตถุที่กำลังขยายสูงขึ้น แล้วหาจุดชัดด้วยปุ่มปรับภาพละเอียด
• ทำไมต้องเริ่มจากเลนส์กำลังขยายต่ำ — เพราะมองเห็นพื้นที่กว้างกว่า หาตัวอย่างได้ง่ายก่อน แล้วจึงขยายเฉพาะจุดที่ต้องการ