วิทย์เข้มข้น1 หน่วยที่ 1

หนวยท 1หนวยของชวตและชวตพช

„ หนวยพนฐานของสงมชวต „ โครงสรางและหนาทขององคประกอบของเซลล „ การล าเลยงสารของพช „ การสบพนธและการตอบสนองตอสงเราของพช„ การสงเคราะหดวยแสงของพช

หนวยพนฐานของสงมชวตเซลล(cell) หมายถง หนวยทเลกทสดของสงมชวตซงมรปรางและขนาดตาง ๆ เพอใหเหมาะสมกบการท าหนาททแตกตางกน

ประวตการคนพบเซลล

• กาลเลโอ (Galileo Galilei) ไดประดษฐแวนขยายสองดสงมชวตเลก ๆ• โรเบรต ฮก (Robert Hooke) ไดประดษฐกลองจลทรรศน

ประกอบดวยเลนส 2 อน ซงมก าลงขยายสงประมาณ 270 เทา ใชสองดไมคอรก พบวาประกอบดวยชองขนาดเลกมากมาย เขาเรยกแตละชองวา เซลล(cell) ถอเปนคนแรกทใชค าวา “เซลล” ซงหมายถง หองวางเลกๆ

• ชไรแดน(M.J. Schleiden) และ ชวานน(Theodor Schwann) ไดรวมกนตง “ทฤษฎเซลล” ขนมใจความวา “สงมชวตทงมวลประกอบดวยเซลลและผลตภณฑของเซลล”

กลองจลทรรศน (microscope)

• เปนอปกรณทใชส าหรบสองดวตถทมขนาดเลก ซงไมสามารถมองเหนรายละเอยดไดดวยตาเปลา แบงไดเปน

1. กลองจลทรรศนแบบใชแสง (light microscope) กลองจลทรรศนแบบใชแสงประกอบดวยเลนส 2 ชด คอเลนสใกลตาและเลนสใกลวตถ กลองจลทรรศนแบบใชแสงทดทสดในปจจบนมก าลงขยายประมาณ 2,000 เทา

ก าลงขยายของกลอง = ก าลงขยายของเลนสใกลตา x ก าลงขยายของเลนสใกลวตถ

ภาพสวนประกอบของกลองจลทรรศนแบบใชแสง

2. กลองจลทรรศนอเลกตรอน (electron microscope) ใชสองวตถทมขนาดเลกเกนกวาทจะสงเกตใหเหนไดดวยกลองจลทรรศนแบบใชแสง ใชล าอเลกตรอนแทนรงสของแสง ซงภาพจะปรากฏบนจอเรองแสง และสามารถบนทกภาพไดโดยงาย มก าลงขยายสงถง 500,000 เทา ม 2 แบบ ไดแก

• 2.1 กลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองผาน (transmission electron microscope : TEM) ใชในการศกษารายละเอยดโครงสรางภายในของวตถทมขนาดเลกประมาณ 0.5 นาโนเมตรได

• 2.2 กลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสองกราด (scanning electron microscope : SEM) ใชในการศกษาลกษณะภายนอกของวตถทมขนาดเลกประมาณ 0.5 นาโนเมตรได

กลองจลทรรศนอเลกตรอน กลองจลทรรศนชนดใชแสง1.ดวตถขนาดเลกทสดประมาณ 0.2 ไมโครเมตร

2.ใชแสงธรรมดา มความยาวคลนทจ ากด

3.เลนสเปนเลนสนน4.ขยายไดประมาณ 600 เทา5.ภาพทเหนเปนภาพเสมอน

1.ดวตถขนาดเลกทสดประมาณ 0.0005 ไมโครเมตร

2.ใชอเลกตรอนจากปลายโลหะทท าใหรอนจดดวยกระแสไฟฟา

3.เลนสเปนแมเหลกไฟฟา4.ขยายไดถง 500,000 เทา5.ภาพทเหนเปนภาพจรงปรากฏบนฉาก

ตารางเปรยบเทยบการท างานของกลองจลทรรศนอเลกตรอนและชนดใชแสง

โครงสรางและหนาทขององคประกอบของเซลลเยอหมเซลล

นวเคลยส

ไซโทพลาสซมเอนโดพลาสมกเรตคลม

ไลโซโซม

แวควโอล

นวคลโอลสกอลจบอดไมโทคอนเดรย

ไมโทคอนเดรยนวเคลยส

เอนโดพลาสมกเรตคลม

คลอโรพลาสต

เยอหมเซลลผนงเซลล

กอลจบอด

แวควโอล

นวคลโอลส

การล าเลยงสารของพช

• พชจะดดน าและแรธาตทบรเวณปลายรากและจะถกล าเลยงไปโดยทอล าเลยงน า ซงพชจะมเนอเยอล าเลยงอย 2 กลมคอ ไซเลม (Xylem) เปนเนอเยอล าเลยงน าและแรธาต และโฟลเอม (Phloem) เปนเนอเยอล าเลยงอาหารทพชสรางขนจากกระบวนการสงเคราะหดวยแสง โดยเนอเยอทงสองจะประกอบกนเปนกลมเนอเยอล าเลยงทพบทงในราก ล าตน กง ใบอยางตอเนองกน

โครงสรางภายในรากพช (ตดตามยาว)

1

4

2

3

รากพชใบเลยงค รากพชใบเลยงเดยว

ล าตนพชใบเลยงค ล าตนพชใบเลยงเดยว

การล าเลยงน าในพชโครงสรางของรากและกระบวนการในการล าเลยงน าและแรธาต1. ขนราก (Root Hair) มลกษณะเปนขนเสนเลกเปนฝอยจ านวนมากอย

รอบปลายราก ชวยเพมพนทผวในการสมผสน าและแรธาตตาง ๆ ในดนไดมากขน ซงน าเขาสรากทางขนรากไดโดย

- กระบวนการออสโมซส (osmosis) - การแพรธรรมดา (diffusion)

- กระบวนการออสโมซส (osmosis) คอ การแพรของน าผานเยอกนบาง ๆ จาก น ามาก(ความเขมขนนอย) น านอย(ความเขมขนมาก)

- การแพรธรรมดา (diffusion) คอ การกระจายอนภาคของสารบรเวณทม ความเขมขนมาก ความเขมขนนอย

2. กระบวนการดดน าและแรธาต พชจะดดน าดวยวธการออสโมซส และมการดดแรธาตใชวธการแพร ซงจะถกล าเลยงจากรากขนสล าตน ไปกง กาน และใบ ผานทางไซเลม (Xylem) โดยอาศยกระบวนการตางๆคอ

- แรงดงจากการคายน า (TRANSPIRATION PULL) เมอพชมการคายน าทางปากใบ

- แรงดนราก (ROOT PRESSURE) เมอรากดดน าเขาสรากมากๆ จะเกดแรงดนน าเคลอนทเขาไปสเซลลถดไปตามทอล าเลยงน าสยอด

- แรงแคพลลาร (CAPILLARY ACTION) เกดจากแรงดงดดระหวางโมเลกลของน ากบผนงดานขางหลอดในทอล าเลยงของไซเลม

การคายน า

แรงแคพลลาร

ออสโมซส และแรงดนราก

ทอล าเลยงน าและแรธาต (xylem) เปนเนอเยอทท าหนาทล าเลยงน าและแรธาตตาง ๆ ทงสารอนทรยและสารอนนทรย โดยทอล าเลยงน าและแรธาตประกอบดวยเซลล 4 ชนด

1.Tracheid

2.Vessel 3.Xylem parenchyma4.Xylem fiber

เซลลทยงมชวต คอ xylem parenchymaเซลลทตายแลว คอ tracheid vessel และ xylem fiber

การล าเลยงอาหารในพช

• เมอพชสงเคราะหดวยแสงจะไดน าตาลกลโคส ซงน าตาลกลโคสจะถกล าเลยงไปตาม กง กานและล าตนผานทางกลมเซลลทท าหนาทเปนทอล าเลยงอาหารหรอโฟลเอม (Phloem) จากใบไปสสวนตาง ๆ ของพชทก าลงมการเจรญเตบโตและน าไปเกบสะสมไวทราก ล าตน โดยวธการแพร

ทอล าเลยงอาหาร (phloem) เปนเนอเยอทท าหนาทล าเลยงอาหารและสรางความแขงแรงใหล าตนพช ประกอบดวย

เซลลทยงมชวต คอ sieve tube, companion cell, phloem parenchymaเซลลทตายแลว คอ phloem fiber

ความแตกตางระหวางโฟลเอมและไซเลม มดงน• อตราการล าเลยง อตราการล าเลยงในโฟลเอมชากวาไซเลมมาก• ทศทางการล าเลยง ทศทางการล าเลยงในโฟลเอมสามารถเกดขนไดทงใน

แนวขนและแนวลงในเวลาเดยวกน สวนในไซเลมเกดในแนวขนเพยงทศทางเดยว

• ชนดของเซลล เซลลทท าหนาทล าเลยงอาหารจะตองเปนเซลลทยงมชวตอย สวนเซลลทใชในการล าเลยงน าและแรธาตมกจะเปนเซลลทไมมชวต

ไซเลม

การคายน าของพช (Transpiration)

guard cell

stomata

พชอาจแบงไดเปน 3 กลมตามความหนาแนนของปากใบ ดงน• พชบกโดยทว ๆ ไป มจ านวนปากใบอยทผวใบดานลางมากกวาผวใบ

ดานบน เชน ชบา มะมวง ประด• พชน าทมใบปรมน า มปากใบทผวใบดานบน ดานลางไมมปากใบ เชน

บวสาย แพงพวยน า• พชทเจรญใตน า จะไมมปากใบ เชน สาหรายหางกระรอก

ปจจยทมผลตอการคายน าของพช

1. แสงสวาง ถามความเขมขนของแสงมาก ปากใบเปดไดกวาง พชคายน าไดมาก2. อณหภมของอากาศ ถาอณหภมสง พชจะคายน าไดมากและรวดเรว3. ความชนในอากาศ ความชนสงพชจะคายน านอย ถาความชนนอยคายน ามาก4. ลม ถาลมแรง พชจะคายน าไดมาก แตถาลมแรงจนเปนลมพาย ปากใบจะปด

พชจะคายน าไดนอยลง5. ความกดดนของอากาศ ถาความกดดนของอากาศต า พชจะคายน าไดมาก6. ปรมาณน าในดน ถามน านอย จะท าใหพชคายน านอยไปดวย

กตเตชน (Guttation)

• การคายน าของพชในรปของหยดน า มกเกดในเวลาทอากาศมความชนมาก • ท าใหเกด หยดน าบนยอดหญา, แมคะนง

การสบพนธและการตอบสนองตอสงเราของพช

กระบวนการทงหมดทเกดขนในดอก มดงน 1. การแบงนวเคลยสแบบไมโอซสเพอสรางสปอร 2. สปอรเจรญเปนแกมโทไฟต 3. แกมโทไฟตแบงเซลลแบบไมโทซสเพอสรางเซลลสบพนธ 4. มการปฏสนธของเซลลสบพนธ 5. มการแปรผนทางพนธกรรม ท าใหลกทไดสามารถปรบตวเขากบ

สงแวดลอมไดด

สวนประกอบของดอก

ชนดของดอก

ดอกเดยว (Solitary Flower) ดอกชอ (Inflorescence Flower)

1. พจารณาจากจ านวนดอกบนหนงกาน

2. พจารณาสวนประกอบทง 4 สวนของดอก ไดแก กลบเลยง กลบดอก เกสรตวผ และเกสรตวเมย เปนเกณฑ

2.1 ดอกสมบรณ หรอดอกครบสวน (Complete Flower) 2.2 ดอกไมสมบรณ (Incomplete Flower)3. พจารณาชนดของเกสรตวเมย และเกสรตวผ เปนเกณฑ แบงไดเปน 3.1 ดอกสมบรณเพศ (Perfect Flower)

3.2 ดอกไมสมบรณเพศ (Imperfect Flower)

การสรางเซลลสบพนธของพชมดอก

การถายละอองเรณและการปฏสนธ Double fertilization1. egg + sperm nucleus embryo (ตนออน)2. polar nuclers + sperm nucleus endosperm

ออวล เมลด (Seed) รงไข ผล (Fruit)

ผล (fruit)ผลเดยว (simple fruit)

ผลกลม (aggregate fruit) ผลรวม (multiple fruit)

parthenocarpic fruit

แบบวฏจกรชวตแบบสลบ (Alternation of generation)

การตอบสนองตอสงเราของพช1. การเคลอนไหวทมทศทางสมพนธกบทศทางของสงเรา หรอการเบน (Tropism)เปนการตอบสนองตอสงเราแบบมทศทางแบงไดเปน การเบนเขาหาสงเรา (positive)

หรอ เบนออกจากสงเรา (negative) ซงแบงไดหลายอยาง ตามชนดของสงเรา เชน การเบนเนองจากแสง,การเบนเนองจากความโนมถวง,การเบนเนองจากสารเคม การเบนเนองจากการสมผส,การเบนตอบสนองตอความรอน,การเบนตอบสนองความชน เปนตน

2. การเคลอนไหวของพชแบบไมสมพนธตอสงเรา (nastic movment) เชน การบานกลางวนการหบกลางคน, การบานเมออน, การหบเพราะสมผส,การหบเพราะขาดน า, การหบบานเนองจากแรงดนเตง

สารควบคมการเจรญเตบโต (plant growth regulators) 1. ออกซน (Auxin) สรางขนจากบรเวณปลายยอดพช แลวขนสงจากปลายยอดสปลายราก ท าหนาทเกยวกบการขยายขนาดของเซลล ยบยงการแตกของตาขาง ฮอรโมนทพชสรางขนกคอ ไอเอเอ (IAA)

2. ไซโตไคนน (Cytokinin) เปนสารทท าหนาทเกยวกบการแบงเซลลของพช ชะลอการแกชราและกระตนการแตกของตาขาง พบมากในบรเวณเนอเยอเจรญและในเอมบรโอ

3. จบเบอเรลลน (Gibberellin) เปนสารทท าหนาทเกยวกบการยดตวของเซลล (Cell elongation) ท าลายการพกตวของพช กระตนการออกดอกของพชบางชนด และยบยงการออกดอกของพชบางชนด4. เอทลน (Ethylene) เอทลนเปนกาซชนดหนงและจดเปนฮอรโมน

4. เอทลน (Ethylene) เอทลนเปนกาซชนดหนงและจดเปนฮอรโมนพช โดยมผลควบคมการแกชรา การสก การออกดอกของพชบางชนด และเกยวของกบการหลดรวงของใบ ดอก ผล การเหลองของใบ การงอกของหวพช และเมลดพชบางชนด สรางมากในสวนของพชทก าลงเขาสระยะชราภาพ (Senescence) เชน ในผลแกหรอใบแกใกลหลดรวง ใชการบมผลไม การเรงการออกดอกของสบปะรด

5. กรดแอบไซซก (Abscisic acid) สารกลมนท าหนาทเกยวกบการยบยงการแบงเซลล และการเตบโตของเซลล ท าใหเกดการพกตว (Dormancy) และเกยวของกบการหลดรวงของอวยวะพช

การสงเคราะหดวยแสงของพช

• คอ กระบวนการน าเอาพลงงานแสงสวางมาใชในการสรางอาหารพวกคารโบไฮเดรตของพชสเขยว จากวตถดบคอกาซคารบอนไดออกไซดและน า

• ผลทเกดขนจากปฏกรยาการสงเคราะหดวยแสง คอ น าตาลโมเลกลเดยว น าและแกสออกซเจน

ปจจยทส าคญในการสรางอาหารของพช

1. คลอโรฟลล (Chlorophyll) เปนสารประกอบพวกรงควตถมสเขยว เปนโปรตนทมแมกนเซยม (Mg) เปนองคประกอบอยภายในโมเลกล ไมละลายน าแตสามารถละลายไดในตวท าละลายอนทรย มหลายชนด คอ

chlorophyll a, b, c และ d โดย chlorophyll a เปนศนยกลาง ของระบบแสง

2. แสงสวาง (Light) เปนผใหพลงงานส าหรบการเกดปฏกรยาเคมระหวางน าและกาซคารบอนไดออกไซดซงเปนวตถดบส าคญในการสรางน าตาลกลโคส โดยมคลอโรฟลลท าหนาทเปนตวรบพลงงานแสง

3. กาซคารบอนไดออกไซด (CO2) เปนวตถดบส าหรบการสรางอาหารของพชท าหนาทเปนแหลงคารบอน (C) ส าหรบการสรางสารประกอบคารโบไฮเดรต (น าตาลและแปง)

4. น า (H2O) เปนวตถดบส าหรบการสรางอาหารของพชโดยเปนสารทใหไฮโดรเจน(H) เพอรวมตวกบคารบอน(C) จากกาซคารบอนไดออกไซด (CO2) แลวสรางเปนสารอาหารคอ คารโบไฮเดรต