วันพฤหัสบดีที่ 31 มกราคม พ.ศ. 2556

ปลวก วัฏจักรชีวิตบนกองดิน

               
ปลวก  วัฏจักรชีวิตบนกองดิน



         แทบทุกครั้งที่ออกเดินศึกษาธรรมชาติในป่า เรามักพบเห็นจอมปลวกขนาดเล็กบ้างใหญ่บ้างกระจายอยู่ทั่วไป เคยสงสัยไหมว่าปลวกมีวงจรชีวิตเช่นใดภายในกองดินอันแข็งแกว่ง



         จอมปลวก หรือ รังของปลวก ถือเป็นอาณาจักรของแมลงที่มีขนาดใหญ่และซับซ้อนมากที่สุดรังปลวกบางพันธุ์ในทวีปแอฟริกามีความสูงเหนือพื้นดินถึง ๖ เมตร มีอุโมงค์เชื่อมต่อใต้ดินครอบคลุมพื้นที่มากกว่า ๕ ไร่ และมีปลวกอาศัยอยู่รวมกันประมาณ ๕ ล้านตัว รังของปลวกที่มีลักษณะเป็นกองดินขนาดใหญ่ในบ้านเรามักเป็นปลวกในสกุล Macrotemes ความที่ปลวก (Termite) มีรูปร่างคล้ายมดและมีสีค่อนข้างขวาซีด จึงมีชื่อเรียกบางชื่อว่า White ant ทั้งที่จริง ๆ แล้วปลวกจัดอยู่ในอันดับ Isopthera ส่วนมด ผึ้ง ต่อ แตน นั้นจัดอยู่ในอันดับ Hyminoptera เพราะปลวกมีส่วนท้องกว้างกว่าอก ซึ่งผิดกับมดที่ส่วนท้องตอนที่ติดกับอกคอดกิ่ว ปัจจุบันทั่วโลกค้นพบชนิดของปลวกแล้วไม่ต่ำกว่า 1,800 ชนิด 200 สกุล ส่วนในประเทศไทยเองพบว่ามีปลวกอยู่นับร้อยชนิด
ปลวกแต่ละชนิดต่างมีกลวิธีและรูปแบบในการสร้างรังไม่เหมือน แต่ไม่ว่าจะมีขนาดมหึมาราวหอคอยหรือเล็กเพียงแค่เนินดิน ปลวกจำนวนมากมายในแต่ละรังจะแบ่งออกได้เป็น 3 วรรณะคือ ปลวกงาน ผู้คอยวิ่งวุ่นทำงานทุกอย่างภายในรัง เริ่มตั้งแต่ตอนก่อสร้างจอมปลวก ซ่อมแซมรังถ้ามีการสึกหรอ ดูแลรักษาไข่ของนางพญาไปจนถึงการหาอาหารมาเลี้ยงดูปลวกในวรรณะอื่น ถัดมาคือ ปลวกทหาร ซึ่งมีรูปร่างทะมัดทะแมงมีส่วนหัวและกรามใหญ่โตกว่าส่วนอื่น เพื่อใช้เป็นอาวุธในการออกรบ ปลวกทหารจะเป็นผู้ต้อนรับด่านแรกหากมีผู้บุกรุกเข้ามาภายในจอมปลวก และปลวกในวรรณะสุดท้ายได้แก่ ปลวกสืบพันธุ์ ซึ่งเป็นพวกเดียวที่มีโอกาสเจริญเติบโตจนสามารถผสมพันธุ์และวางไข่ได้ และเชื่อไหมว่าภายในจอมปลวกหนึ่ง ๆ ซึ่งมีปลวกนับหมื่นนับแสนตัวล้วนถือกำเนิดมาจากพญาปลวกเพียงตัวเดียว ส่วนนางพญาปลวกเกิดขึ้นได้อย่างไรนั้น ต้องไล่ค้นไปถึงวงจรชีวิตของปลวกอันเริ่มต้นจากการจับคู่ของมวลหมู่แมลงเม่า



         แมลงเม่า (alates) คือปลวกในวรรณะสืบพันธุ์ที่โตเต็มที่โดยมีปีกยาวเลยลำตัวออกมา เมื่อถึงฤดูผสมพันธุ์ ซึ่งมักจะอยู่ในช่วงฤดูฝน ปลวกหนุ่มสาวที่มีปีกภายในจอมปลวกจะพากันบินออกมาจากรังมารวมหมู่เพื่อเลือกคู่ครอง พอจับคู่กันได้หนึ่งต่อหนึ่ง ก็ชักชวนกันไปหาทำเลอันเหมาะสม จัดการสลัดปีกทิ้งผสมพันธุ์กันแล้วมุดลงสู่พื้นดิน หลังจากนั้นแมลงเม่าสองตัวก็จะกลายสภาพเป็นราชาและราชินีปลวก รานิชีเริ่มต้นขบวนการวางไข่อย่างต่อเนื่องทันทีหลังการผสมพันธุ์ โดยมีราชาคอยผสมพันธุ์ โดยมีราชาคอยผสมพันธุ์ให้เป็นระยะ ๆ นับจากนี้เธอจะกลายเป็นนางพญาปลวก คอยทำหน้าที่วางไข่สร้างประชากรไปตลอดชั่วชีวิต เมื่อเวลาผ่านไปรูปร่างของนางพญาจะเปลี่ยนแปลงไปเรื่อย ๆ คือ ส่วนท้องจะขยายใหญ่ขึ้นตลอดเวลาเพื่อให้เหมาะสมกับจำนวนไข่ที่ต้องวางเพิ่ม เมื่ออายุ 10 ปี ขึ้นไปรูปร่างของนางพญาจะมองดูคล้ายหนอนยักษ์ตัวอ้วนพองที่เคลื่อนที่ไปไหนไม่ได้อีกต่อไป ประมาณกันว่านางพญาปลวกสามารถวางไข่ได้ 14 ฟอง ในทุก 3 วินาที ในช่วงเวลาไม่กี่เดือนเธอจึงมีลูกจำนวนมหาศาล ประชากรปลวกรุ่นใหม่เหล่านี้เองที่ช่วยกันสร้างอาณาจักรใหม่อย่างแข็งขัน
การสร้างจอมปลวกเริ่มขึ้นโดยเหล่าปลวกงานจะช่วยกันกัดดินและขนดินมาทีละก้อน แล้วใช้น้ำลายเป็นตัวเชื่อมติด พวกมันค่อย ๆ สร้างผนังจอมปลวกแน่นหนาขึ้นทีละน้อยอย่างอดทน โดยมีปลวกทหารคอยทำหน้าที่อารักขาความปลอดภัยให้ ศัตรูสำคัญของปลวกทหารคือมดพันธุ์ต่าง ๆ ที่ชอบเข้ามารุกรานถึงภายในจอมปลวก เมื่อปราศจากการรบกวนปลวกงานจะสร้างห้องหับต่าง ๆ อย่างเป็นระบบเริ่มตั้งแต่ตำหนักของนางพญาที่จะต้องแข็งแกร่งเป็นพิเศษและซ่อนอยู่มิดชิดที่สุดภายในรัง แล้วจึงสร้างห้องเก็บรักษาไข่เพื่อบ่มฟักตัวอ่อน ซึ่งมันจะต้องขนไข่ออกจากตำหนักของนางพญามาจัดเก็บให้เป็นระเบียบอยู่เสมอเสร็จจากนั้นปลวกงานส่วนหนึ่งทำการขุดช่องระบายอากาศเพื่อให้ภายในจอมปลวกเย็นสบายอยู่ตลอดเวลา รวมทั้งขุดอุโมงค์ใต้ดินสู่ภายนอกเพื่อใช้เป็นเส้นทางในการออกไปหาเสบียงอันได้แก่เศษไม้เป็นหลัก ความจริงปลวกไม่สามารถย่อยไม้ได้เองอย่างที่หลายคนเข้าใจ แต่เป็นโปรโตซัวซึ่งอาศัยอยู่ในกระเพาะของมันต่างหากที่ช่วยย่อยเซลลูโลสให้กลายเป็นสารอาหาร ปลวกงานจะนำเชื้อราที่ได้จากการย่อยมาสร้างเป็นสวนเห็ดขึ้นภายในจอมปลวกเพื่อลดภาระในการออกตระเวนหาอาหารจะเห็นว่าปลวกงานมีหน้าที่หนักที่สุดในบรรดาปลวกทั้ง 3 วรรณะ ปลวกงาน จึงมีประชากรมากที่สุด ทั้งนี้นางพญาจะมีฮอร์โมนสังคม (Social Hormone) ควบคุมการวางไข่ให้อัตราส่วนประชากรในวรรณะต่าง ๆ ได้สมดุลอยู่ตลอดเวลา
เมื่อทุกอย่างเริ่มเข้าที่ทางนางพญาจะผลิตปลวกในวรรณะสืบพันธุ์ขึ้นมาจำนวนหนึ่ง พอถึงฤดูผสมพันธุ์ปลวกจำนวนนี้จะกลายเป็นแมลงเม่าบินอำลาจากจอมปลวกอันเก่าเพื่อเริ่มต้นจับคู่และสร้างอาณาจักรของมันเองขึ้นมาอีกครั้ง
ปลวกมีบทบาทสำคัญในการช่วยย่อยสลายไม้ เศษไม้ และวัตถุอื่น ๆ เพื่อนำแร่ธาตุหมุนเวียนกลับสู่ระบบนิเวศ และเมื่อแปลงร่างเป็นแมลงเม่าก็ยังเป็นอาหารทรงคุณค่าทั้งต่อนกและสัตว์ต่าง ๆ ภายในกองดินหนาทึบมีโลกเล็ก ๆ ที่กำลังทำหน้าที่ของเผ่าพันธุ์อย่าง

ที่มา
http://web.ku.ac.th/schoolnet/snet4/anatomy/bug.htm
วันที่ 1 กุมภาพันธุ 2556

การแบ่งเซลล์แบบไมโทซีส (Mitosis)



การแบ่งเซลล์แบบไมโทซีส (Mitosis)

         เป็นการแบ่งเซลล์ที่เกิดขึ้นกับเซลล์ร่างกายทั่วไป (Autosome) ของสิ่งมีชีวิต โดยในการแบ่งเซลล์แบบไมโทซีสจะแบ่งออกเป็น 5 ระยะย่อย ในแต่ละระยะจะมีการเปลี่ยนแปลงลักษณะของโครโมโซมแตกต่างกันออกไป ในที่นี้จะอธิบายพฤติกรรมและลักษณะของโครโมโซมในแต่ละระยะ พร้อมเปรียบเทียบให้เห็นภาพถ่ายจากของจริง และภาษามือที่ใช้ อนึ่งเพื่อความเข้าใจที่ตรงกันในที่นี้จะสมมุติให้นิ้วมือแต่ละนิ้วของคนเราเปรียบเสมือนโครโมโซม 1 แท่ง และการเปลี่ยนแปลงของนิ้วมือในแต่ละภาพก็เปรียบเสมือนการเปลี่ยนแปลงของโครโมโซม ในแต่ละระยะของการแบ่งเซลล์แบบไมโทซีส ดังรายละเอียดต่อไปนี้
1. ระยะอินเตอร์เฟส (Interphase)
เป็นระยะแรกของการแบ่งเซลล์แบบไมโทซีส เป็นระยะที่เซลล์มีการเตรียมพร้อม สำหรับการแบ่งเซลล์ ตอนต้นของระยะอินเตอร์เฟสโครโมโซม (Chromosome) จะอยู่ในรูปของโครมาทิน (Chromosome) คือ มี ลักษณะเป็นสายยาวพันกันยุ่งหยิง จนดูคล้ายมีลักษณะเป็นก้อนกลม ๆ อยู่ในเซลล์ เช่นเดียวกับกำมือคนเรา ซึ่งมีลักษณะเป็นก้อนกลม ๆ นิ้วแต่ละนิ้วชิดกันจนแยกไม่ออกว่านิ้วไหนเป็นนิ้วไหน

ตอนปลายของระยะอินเตอร์เฟส การจำลองดีเอ็นเอ (DNA Duplication) ก็เสร็จสิ้นสมบูรณ์ ทำให้ได้โครโมโซมเพิ่มขึ้นอีก 1 ชุด แต่ก็ยังคงมีลักษณะพันกันยุ่งหยิ่งเช่นเดิมเปรียบได้กับการกำมือทั้งสองเข้าด้วยกันเป็นก้อนกลมจำนวนนิ้วมือของมืออีกข้างหนึ่งที่เพิ่มขึ้นมาก็เปรียบได้กับจำนวนโครโมโวมที่ได้ถูกจำลองเพิ่มขึ้นอีกหนึ่งชุดนั่นเอง
2. ระยะโพรเฟส (Prophase) 
ในระยะโพรเฟส โครโมโซมจะหดตัวสั้นเข้า ทำให้เห็นเป็นแท่งโครโมโซมชัดเจน ในระยะนี้จะมีการจับคุ่กันของโครโมโซมที่มีลักษณะเหมือนกันเป็นคู่เรียกว่าโครมาทิด (Chromatid) โดยมีเซนโตรเมียร์ (Centromere) เป็นจุดเชื่อม
เปรียบได้กับนิ้วมือแต่ละข้างของคนเราซึ่งตอนนี้ได้ถูกแบออกให้เห็นนิ้วมือชัดเจน และมีลักษณะอยู่แนบชิดกันเป็นคู่ ๆ สังเกตได้ว่านิ้วก้อยของมือซ้ายซึ่งมีลักษณะเช่นเดียวกับนิ้วก้อยของมือขวาก็จะมาเข้าคู่กัน และนิ้วอื่น ๆ ของมือทั้งสองก็เช่นกัน เปรียบได้กับการจับคู่ของโครโมโซมที่มีลักษณะเหมือนกัน
3. ระยะเมทาเฟส (Metaphase)
เป็นระยะที่สังเกตโครโมโซม ได้ชัดเจนที่สุดและเห็นได้ชัดที่สุดในของจริง ในระยะนี้โครมาทิดจะเลื่อนมาเรียงกันกลางเซลล์ โดยที่เส้นใยสปินเดิล (Spindle Fiber) จากขั้วเซลล์ทั้งสองข้างจะเริ่มเข้ามาจับที่เซนโตรเมียร์ของโครมาทิดแต่ละคู่เพื่อแยกโครโมโซมที่เข้าคู่กันอยู่ออกจากกัน
เปรียบได้กับนิ้วมือของมือแต่ละข้างของคนเราที่เคยแนบชิดกันในระยะโพรเฟส บัดนี้จะแยกออกจากกัน โดยแต่ละคู่จะมาเรียงกันกลางเซลล์
4. ระยะแอนาเฟส (Anaphase)
เป็นระยะที่โครโมโซม จากโครมาทิดแต่ละคู่ เริ่มถูกดึงให้แยกออกจากกันอย่างช้า ๆ หากเป็นภาพจากของจริงในเซลล์สัตว์จะสังเกตเป็นเยื่อหุ้มเซลล์ค่อย ๆ คอดเข้ามา เพื่อแยกออกจากกันเป็น 2 เซลล์ แต่หากเป็นเซลล์พืช จะมีผนังเซลล์บาง ๆ มากั้นระหว่างเซลล์ทั้งสองเช่นเดียวกัน ในภาษามือจะสังเกตว่านิ้วมือของมือแต่ละข้าง จะค่อย ๆ แยกห่างออกจากกัน
5. ระยะเทโลเฟส (Telophase)
เป็นระยะสุดท้ายของการแบ่งเซลล์แบบไมโทซีส ในระยะนี้โครโมโซมจะแบ่งเป็น 2 ชุดชัดเจน พร้อม ๆ กับมีการแบ่งไซโทพลาสซึม(Cytoplasm) ออกเป็น 2 ส่วน ทำให้ได้เซลล์ใหม่ 2 เซลล์ ที่พร้อมจะมีการเจริญเติบโตและพร้อมที่จะมีการแบ่งเซลล์ใหม่ต่อไป
เปรียบได้กับกำมือทั้ง 2 ข้างที่เหมือนกันของเราเหมือนกับเซลล์ใหม่ 2 เซลล์ที่เกิดขึ้น และมีลักษณะเหมือนกันทุกประการทั้ง 2 เซลล์

(ภาพประกอบจากหนังสือ "The Unity and Diversity of Left" ผู้แต่ง : Cecie Starr และ Ralph Taggart)

         จากทั้งหมดที่กล่าวมา เห็นได้ว่าการอธิบายวิธีการแบ่งเซลล์แบบไมโทซีสด้วยภาษามือ ไม่ใช่เรื่องยากเย็นอะไรเลย แม้แต่นักเรียนก็สามารถสร้างความเข้าใจได้ด้วยตนเอง ที่สำคัญไม่มีอุปกรณ์ใดต้องเตรียมให้ยุ่งยาก และไม่ต้องใช้เวลามากนักในการที่จะตัดสินใจลองดู
การสอนเป็นทั้งศาสตร์และศิลปะขั้นสูงที่ไม่มีวันจะเรียนรู้ได้หมด จึงเป็นหน้าที่จะครูผู้สอนทุกคนที่จะต้องช่วยกันแสวงหาแนวคิด และเทคนิคใหม่ ๆ ในการเรียนการสอน เพื่อให้การสอนในทุกครั้งประสบสำเร็จสูงสุด ประสบการณ์ที่เพิ่มขึ้นของครูผู้สอนจะสะสมให้มือใหม่กลายเป็นมืออาชีพได้ในอนาคต

ที่มา
http://web.ku.ac.th/schoolnet/snet4/mitosis/index.htm

วันที่ 1 กุมภาพันธุ 2556

ไฮดรา (Hydrs)




  ไฮดรา (Hydrs)


       ไฮดรา (Hydrs) เป็นสัตว์ที่ดำรงชีวิต อย่างง่าย ๆ ตามคูน้ำ หรือสระน้ำ ซึ่งมีระบบอวัยวะต่าง ๆ ในร่างกายไม่ยุ่งยากสลับซับซ้อน เหมือนมนุษย์หรือสัตว์ทั่ว ๆ ไป เราจัดไฮดราให้อยู่ในจำพวกเดียวกับแมงกะพรุนแต่มีขนาด ตัวเล็กกว่าแมงกะพรุนมาก โดยเฉพาะลำตัวไฮดราจะใสจึงยากแก่การสังเกตแต่อย่างไรก็ตาม ไฮดราก็ยังมีขนาดโตพอที่คุณหนูจะสามารถมองเห็นด้วยตาเปล่าได้

ถ้ามองดูภายนอกจะเห็นลำตัวยาวเป็นรูปทรงกระบอกสูง ปลายด้าน หนึ่ง ประกอบด้วยหนวดเส้นเล็กล้อมรอบปาก โดยไฮดราจะใช้หนวดมัดอาหารเข้าทางช่อง ปากเพื่อเข้าในช่องว่างภายในลำตัว อาหารของไฮดราที่โปรดปรานมากที่สุด ก็คือ ไรน้ำ (Daphia) หรือลูกไร (Cyclops) นอกจากหนวดของไฮดราจะทำหน้าที่ช่วยในการเคลื่อนที่ และจับอาหารแล้ว บริเวณหนวดของไฮดรามีบางเซลล์เปลี่ยนไปเป็นเข็มพิษ เมื่อไฮดรา ต้องการล่าเหยื่อ หรือทำลายศัตรูก็จะใช้หนวดปกป้องตัวเอง โดยใช้หนวดรัดและปล่อยเข็ม พิษออกมา แต่คุณหนู ๆ ไม่ต้องกลัว ! เพราะเข็มพิษของไฮดรา ไม่ทำให้มนุษย์เกิดการเจ็บ ปวดแต่อย่างไร


ลำตัวของไฮดราถ้ามองดูภายนอก บางครั้งจะพบปุ่มเล็ก ๆ ยื่นยาวออกมาข้างลำตัว เรียกกันทั่วไปว่า หน่อ (Bud) หน่อเหล่านี้สามารถหลุดออกมาเจริญเป็นตัวไฮดราใหม่ได้ เรียกการสืบพันธุ์วิธีนี้ว่าการแตกหน่อ (Budding) แต่ไฮดราก็มีอวัยวะสืบพันธุ์เพศผู้ (testis) ซึ่งเป็นปุ่มเล็ก ๆ อยู่ตอนบนของลำตัว และมีอวัยวะสืบพันธุ์เพศเมีย (Ovary) ซึ่งเป็นปุ่ม เล็ก ๆ อยู่ตอนล่าง ไว้สืบพันธุ์แบบอาศัยเพศได้อีกด้วย
ลำตัวของไฮดราจะประกอบไปด้วยเซลล์หลายๆ เซลล์ จัดเรียงเป็นเนื้อเยื่อ 2ชั้น ชั้นนอกสุด (ectoderm) จะมีเซลล์ที่ทำหน้าที่เกี่ยวกับการรับรู้ในเรื่องการรับสัมผัส ส่วน เนื้อเยื่อชั้นใน (endoderm) จะมีเซลล์ทำหน้าที่เกี่ยวกับการย่อยสลายอาหาร

ไฮดราเคลื่อนที่ตลกมาก โดยการหกตัวกลับไปมาคล้ายการตีลังกา เนื่องจากลำตัวของมันอ่อนมาก เวลาเคลื่อนที่ไฮดราจะใช้ด้านฐาน (basal end) เกาะติดกับพื้นที่ที่มันเกาะ เช่น ใบไม้ กิ่งไม้ในน้ำหรืออ่างแก้วที่เพาะเลี้ยง ต่อจากนั้นมันก็จะโอนตัวพร้อมกับใช้หนวดซึ่งอยู่รอบปาก เกาะพื้นที่อีกด้านหนึ่งแล้วคลายตัวด้านฐานดูคล้าย ๆ กับใช้ปากยึดพื้น ทำเช่นนี้ เรื่อยไป ไฮดราก็จะเคลื่อนที่ไปได้ 

ที่มา
http://web.ku.ac.th/schoolnet/snet4/hydra/hydra2.htm

วันที่ 1 กุมภาพันธุ์ 2556

สร้างหุ่นจำลอง DNA ด้วยกระดาษ




สร้างหุ่นจำลอง DNA ด้วยกระดาษ


         การแนะนำให้นักเรียนรู้จักกับโครงสร้าง ของ DNA นั้นเป็นปัญหาสำหรับครูมาโดย ตลอด ครูอาจบอกนักเรียนได้แต่เพียงว่า DNA แต่ละสายนั้นประกอบด้วยหน่วยย่อยอะไร บ้างมาจับเกาะกัน แต่การที่จะต้องบรรยายให้นักเรียนเข้าใจว่าแต่ละหน่วยย่อยเหล่านั้นมา จับเกาะกันในลักษณะใด ทำมุมกันอย่างไร และเมื่อจับเกาะกันจนเป็นสายยาวแล้ว สายนั้น มีลักษณะรวม ๆ อย่างไร นั้นเป็นเรื่องที่ครูหนักใจมาก
การนำเสนอโครงสร้าง DNA ในระยะหลายปีที่ผ่านมา มักเป็นการบรรยายประกอบ ภาพ ซึ่งเป็นแผนภาพระนาบเดียว ไม่สามารถแสดงเป็นภาพ 3 มิติได้ นักเรียนจึงต้องใช้ จินตนาการของตนเองอย่างหนักเข้าช่วย แม้ครูจะพยายามใช้ถ้อยคำเปรียบเทียบเพื่อให้ นักเรียนเกิดภาพพจน์ที่ใกล้เคียงความจริงมากขึ้น เช่นกล่าวว่าแต่ละหน่วยย่อยนั้นจับเกาะ ต่อเนื่องกันเป็นสายคู่ และบิดเป็นเกลียวคล้ายบันไดเวียน แต่นักเรียนเกือบร้อยรวมทั้งครู ยังไม่เคยเห็นบันไดเวียนมาก่อนเลย เคยเห็นแต่บันไดธรรมดา จึงต้องจินตนาการลักษณะ ของบันไดเวียนเสียชั้นหนึ่งก่อน แล้วจึงจินตนาการถึงโครงสร้างของ DNA ขึ้นมาเปรียบเทียบ อีกทีหนึ่ง ซึ่งไม่มีใครทราบว่าสิ่งที่นักเรียนจินตนาการขึ้นนั้นใกล้เคียง หรือห่างไกลจาก โครงสร้างของ DNAที่แท้จริงเพียงใด
ในระยะต่อมา ได้มีผู้พยายามสร้างหุ่นจำลองของ DNA ขึ้นมา เพื่อแสดงให้เห็นการจับ เกาะกันของแต่ละหน่วยย่อยได้โดยไม่ต้องจินตนาการเอง การใช้หุ่นจำลองสำเร็จรูปนี้ได้รับ ความนิยมมากในระดับมหาวิทยาลัย แต่ในระดับโรงเรียนยังไม่ค่อยแพร่หลาย เนื่องจาก ราคาแพง
ภายหลังได้มีผู้คิดดัดแปลงการสร้างหุ่นจำลองของ DNA โดยใช้วัสดุง่าย ๆ เช่น ลูกปัดสี ต่าง ๆ หรือแผ่นโฟมมาตัดเป็นรูป ทาสีต่าง ๆ แทนหน่วยย่อยแต่ละหน่วยของ DNA แล้วให้ นักเรียนช่วยกันประกอบเป็นสาย DNA ขึ้นมา
การใช้วัสดุดังกล่าวแม้จะเป็นสื่อในการสอนได้ดีพอควรในระดับนักเรียน แต่ก็ยังคงมี ข้อเสียอยู่บ้าง เช่น ค่อนข้างจะเป็นโครงสร้างของ DNA ชนิดหยาบ กล่าวคือนักเรียนเห็นแต่ เพียงการจับเกาะกันของหน่วยย่อย แต่ไม่สามารถอธิบายการจับเกาะกันของอะตอมในแต่ ละหน่วยย่อยได้และรายละเอียดในการจับเกาะกันของแต่ละหน่วยย่อยเช่นการทำมุมกัน การบิดเป็นเกลียวมีระยะถี่หรือห่างเพียงใดนั้นจะจัดให้ถูกต้องตามความเป็นจริงได้ยาก นอกจากนั้นราคาของวัสดุดังกล่าวก็ยังคงแพงอยู่
ตอนที่ผู้เขียนไปอบรมที่เรคแซมได้มีโอกาสเห็นหุ่นจำลองของ DNA ที่สร้างขึ้นด้วย กระดาษที่มีผู้นำมาแสดง จึงได้ให้ความสนใจมาก เนื่องจากเห็นว่าเป็นหุ่นจำลองที่ใช้วัสดุ ราคาถูก คือใช้กระดาษคล้าย ๆ กับกระดาษปกของสมุดปกอ่อน นักเรียนสามารถจะขึ้นได้ เอง โดยแทบไม่ต้องลงทุนอะไรเลยโดยใช้ปกสมุดที่ไม่ใช้แล้ววิธีทำมีดังต่อไปนี้
1. ตัดกระดาษตามแบบในภาพให้ได้มาก ๆ (DNA สายหนึ่งควรใช้ไม่น้อยกว่า 20 ชิ้น)
2. พับกระดาษตามรอยปรุทั้ง 4 ตำแหน่ง ให้มีลักษณะคล้ายชั้นบันได โดยตำแหน่งที่ 1 และตำแหน่งที่ 3 ให้พับลง ส่วนตำแหน่งที่ 2 และตำแหน่งที่ 4 ให้พับขึ้น
3. ตัดหลอดดูดกาแฟให้เป็นท่อนยาวประมาณ ครึ่งนิ้ว 20 ท่อน
4. ร้อยกระดาษกับหลอดกาแฟที่เตรียมไว้แล้วด้วยเชือกป่านยาวประมาณ 3 ฟุต โดยร้อยสลับกันไปเรื่อย ๆ จะใช้กระดาษชิ้นใดก่อนหลังหรือซ้ำ ๆ กันอย่างไรก็ได้ จนได้สาย ยาวประมาณ 2 ฟุตเศษ
5. ใช้กาวติดเชื่อมระหว่างส่วนที่พับขึ้นและพับลงของกระดาษแต่ละชิ้น โดยให้ ตำแหน่งที่ 1ของชิ้นบน เชื่อมกับตำแหน่งที่ 2 ของชิ้นล่าง และให้ตำแหน่งที่ 3 ของชิ้นบน เชื่อมติดกับตำแหน่งที่ 4 ของชิ้นล่าง เป็นดังนี้เรื่อยไปจนกระดาษทุกชิ้นเชื่อมติดกัน เป็นสายยาว
จะได้หุ่นจำลอง DNA ที่ทำด้วยกระดาษ 1 สาย ที่ให้รายละเอียดของแต่ละหน่วยย่อยได้ ดีแสดงให้เห็นถึงการจัดเกาะกันของแต่ละอะตอม ถ้านักเรียนได้ดำเนินการประกอบตาม คำแนะนำ โดยตลอดทุกขั้นตอนแล้ว การทำมุมและระยะห่างของช่วงที่บิดเป็นเกลียวแต่ละ ช่วงจะถูกต้องใกล้เคียงความจริงมาก
ครูอาจดัดแปลงการสร้างหุ่นจำลอง DNA ด้วยกระดาษนี้ให้ดียิ่งขึ้นได้ เช่น ใช้กระดาษสี ต่างกันในคู่ของเบสต่างชนิดกัน หรือให้นักเรียนระบายสีหน่วยย่อยแต่ละหน่วยให้สีแตกต่าง กันหรือสร้างขึ้นโดยไม่ต้องใช้เชือกและหลอดดูดกาแฟเป็นแกนเพื่อที่จะสามารถพับและนำ ไปไหนต่อไหนได้สะดวกขึ้น

ที่มา
http://web.ku.ac.th/schoolnet/snet4/dna/index.html

วันที่ 1 กุมภาพันธุ์ 2556

แบบจำลองชุดการหายใจระดับเซลล์ (Internal respiration simulator)




                                           
                         แบบจำลองชุดการหายใจระดับเซลล์
                         (Internal respiration simulator)


         การหายใจระดับเซลล์เป็นกระบวนการเผาผลาญอาหารภายในเซลล์ เพื่อให้เกิดพลังงานเก็บไว้ในรูปของพลังงานเคมี ATP (adenosine triphosphate) ซึ่งถ้าเป็นกระบวนการหายใจแบบใช้ O 2 (Aerobic respiration) จะได้ ATP จำนวนมากมี CO2 และ H2O เป็น end product แต่ถ้าเป็นกระบวนการหายใจแบบไม่ใช้ O2(Anaerobic respiration) จะได้ ATP จำนวนน้อย end product คือ C2H5OH (ethyl alcolhol และ CO2 ในเซลล์พืชและได้ C3H6O3 (lactic acid) ในเซลล์สัตว์
แบบจำลองชุดนี้มีจุดประสงค์เพื่อแสดงกระบวนการสร้างพลังงานของเซลล์สิ่งมีชีวิตทั้งแบบใช้และไม่ใช้ O2 โดยประกอบขึ้นจากวัสดุที่มีราคาถูกลักษณะอุปกรณ์เป็น 3 มิติ จำลองมาเพียง 1 เซลล์ แสดงเฉพาะส่วนของเซลล์ที่เกิดพลังงานคือไมโตคอนเดรีย (mitochondria) และไซโทพลาสซึม (cytoplasm) ใช้ดวงไฟแทนปริมาณพลังงานที่เกิดขึ้นจากกระบวนการมีวงจรไฟฟ้าควบคุมการปิด - เปิด โดยอัตโนมัติทั้งยังแสดง ให้เห็นถึงสารที่เข้าทำปฏิกิริยาและสารที่ได้รับจากกระบวนการ โดยใช้วัสดุทรงกลมแทนจำนวนโมเลกุลของ สารเหล่านั้น และ ให้สีแตกต่างกันแทนสารแต่ละชนิด นักเรียนสามารถใช้แบบจำลองนี้ศึกษากระบวนการหายใจระดับเซลล์ทั้งใช้และไม่ใช้ O2 ได้ทั้งพืชและสัตว์ ใช้ทดสอบความเข้าใจและทบทวนสมการของกระบวนการหายใจที่เกิดขึ้นได้ด้วยตนเอง นอกจากนี้ครูสามารถใช้แบบจำลองนี้เป็นสื่อในการเรียนการสอนวิชาชีววิทยาทั้งระดับมัธยมศึกษาตอนต้นและมัธยมศึกษาตอนปลาย


วัสดุอุปกรณ์


รายการจำนวน
1. ท่อพลาสติกใส ศ.ก 4 cm ยาว 1 cm1 ท่อ (ใหญ่)
2. ท่อพลาสติกใส ศ.ก 2.5 cm ยาว 1 cm8 ท่อ (เล็ก)
3. ดวงไฟความต่างศักย์ 1.5 โวลต์6 ดวง
4. วัสดุทรงกลม ศ.ก 32 mm2 ลูก (ใหญ่)
5. วัสดุทรงกลม ศ.ก 20 mm24 ลูก (เล็ก)
6. สวิทซ์4 ตัว
7. สายไฟ1.20 เมตร
8. กระดานไม้ขนาด 60 x 70 cm
-
9. กล่องสี่เหลี่ยมขนาด 25 x 35 x 10
-
10. สี (แตกต่างกัน)สีละ 1 หลอด
คำอธิบายแบบจำลอง
กล่องสี่เหลี่ยมจะใช้แทนเซลล์ของสิ่งมีชีวิต 1 เซลล์ ที่ยังมีชีวิตอยู่ภายในเซลล์แสดงเฉพาะส่วนที่สร้างพลังงานคือ Mitochondria และ Cyloplasm ใช้ดวงไฟแสดงพลังงานที่เกิดขึ้น ดวงไฟสว่าง 1 ดวงมีค่าเท่ากับ 1 ATP ในไมโตคอนเดรียแต่ละรูปจะติดดวงไฟ 7 ดวง หมายถึง เกิดพลังงาน 17 ATP ส่วนในไซโทพลาสซึมจะแสดงไว้ 4 ATP ด้านเหนือและใต้กล่องสี่เหลี่ยมบรรจุท่อพลาสติกใสด้านละ 2 ท่อ โดยด้านบนจะเป็นท่อขนาดใหญ่ 1 ท่อ ภายในท่อบรรจุวัสดุทรงกลม ซึ่งใช้แทนจำนวนโมเลกุลของสารที่ทำปฏิกิริยาและสารที่ได้รับจากกระบวนการโดยให้สีแตกต่างกันวัสดุทรงกลม 1 ลูกแทน 1 โมเลกุลในที่นี้กำหนดให้
วัสดุทรงกลมใหญ่แทน C6H12O6 (glucose)
วัสดุทรงกลมเล็กแทน - C2H5OH (ethyl alochol)
- C2H6OH (lactic acid)
- CO2
- H2O
- O2


วิธีใช้แบบจำลองอธิบาย
1. ก่อนอธิบายทุกครั้งจะเริ่มต้นด้วยการบรรจุวัสดุทรงกลมลงในท่อพลาสติกใส โดยมีรายละเอียดตามแผนภาพด้านล่างนี้

2. Aerobic respiration ในเซลล์พืชและสัตว์
เมื่อต้องการอธิบายการหายใจระดับเซลล์แบบใช้ O2 ในเซลล์พืชและสัตว์ให้กดสวิทซ์ที่ 1 หรือ 2 หลอดไฟจะสว่างขึ้นทุกดวงทั้งใน Cytoplasm และ mitochondria แสดงให้เห็นว่าเกิดพลังงานขึ้น 38 ATP และวัสดุทรงกลมที่แสดง 1 โมเลกุลของ glucose และ 6 โมเลกุลของ O2 จะหล่นสู่ภายในกล่อง แสดง ให้เห็นว่าการหายใจระดับเซลล์แบบใช้ O2 นี้จะมี glucose เป็นสารตั้งต้นของกระบวนการ นอกจากนี้วัสดุทรงกลมที่แสดงถึง 6 โมเลกุลของ H2O และ 6 โมเลกุล CO2 ซึ่งอยู่ภายในกล่องจะหล่นออกสู่ภายนอก กล่อง แสดงถึง end product ที่ได้รับจากกระบวนการ สามารถอธิบายในรูปสามารถง่ายๆ ได้ว่า
C6H12O6 + 6O2----------------------->6CO2 + 6H2O + 38ATP
แสดงเฉพาะปริมาณพลังงานที่เกิดขึ้นจากกระบวนการมิได้หักพลังงานที่ใช้ไปอีก 2 ATP ในการนำ NADH + H+ จาก cytoplasm ผ่านผนังของ mitochondria เข้าสู่กระบวนการ Electron transport

3. Anaerobic respiration ในเซลล์พืช
เมื่อต้องการอธิบายการหายใจระดับเซลล์แบบไม่ใช้ O2 ในเซลล์พืช ให้ตั้งต้นการใช้แบบจำลองจากข้อ (1) เสียก่อน โดยบรรจุวัสดุทรงกลมลงในท่อพลาสติกให้ ครบ จากนั้นกดสวิทซ์หมายเลข 3 ดวงไฟที่อยู่ใน cytoplasm จะสว่างขึ้น 4 หลอด แต่ดวงไฟที่อยู่ใน mitochondria จะดับ แสดงให้เห็นว่าเกิดพลังงานขึ้น 4 ATP ซึ่งเป็นพลังงานที่เกิดขึ้นใน cytoplasm เท่านั้น นอกจากนี้วัสดุทรงกลมที่แสดงถึง 1 โมเลกุลของ glucose จะหล่นสู่ภายในกล่องและวัสดุทรงกลมที่แสดงถึง 2 โมเลกุลของ C2H5OH และ 2 โมเลกุลของ CO2 จะหล่นสู่ภายนอกกล่องแสดงให้เห็น ว่าการหายใจระดับเซลล์แบบไม่ใช้ O2 ในเซลล์พืชนี้จะใช้ glucose เป็นสารตั้งต้นของกระบวนการเช่นกัน แต่ end product ที่ได้รับ คือ 2C2H 5OH (Elthyl aclohol) กัน 2CO2 ต่อ glucose 1 โมเลกุล กระบวนการนี้ไม่เกิด H2O พลังงานที่เกิดขึ้น 4 ATP แต่ละได้รับจริง 2 ATP เพราะถูกใช้ไป 2ATP จากกระบวนการ glycolysis การหายใจระดับเซลล์โดยไม่ใช้ O2 แสดงในรูปสมการอย่างง่ายๆ คือ
C6H12O6----------------------->2CO2 + 2C2H5OH + 4ATP
4. Anaerobic respiration ในเซลล์สัตว์
เมื่อต้องการอธิบายการหายใจระดับเซลล์แบบไม่ใช้ O2 ในเซลล์สัตว์ให้ตั้งต้นการใช้แบบจำลองจากข้อ (1) ก่อนโดยบรรจุวัสดุทรงกลมลงในท่อพลาสติกใส จากนั้นกดสวิทซ์ หมายเลข 4 ดวงไฟที่แสดงอยู่ใน Cytoplas จะสว่างขึ้น 4 หลอด ส่วนดวงไฟใน Mitochondria จะดับ วัสดุทรงกลมที่แสดง 1 โมเลกุลของ glucose จะหล่นสู่ภายในกล่องและวัสดุทรงกลมที่แสดง 2 โมเลกุลของ lactic acid จะหล่นสู่ภายนอกกล่องแสดงให้เห็นว่าการ หายใจระดับเซลล์ในเซลล์สัตว์จะใช้ glucose เป็นสารตั้งต้นเช่นกันแต่ไม่ใช้ O2 ในปฏิกิริยาของกระบวนการ end product ที่ได้รับคือ lactic acid 2 โมเลกุล ต่อ glucose 1 โมเลกุล กระบวนการนี้ไม่เกิด CO2 และ H2O พลังงานที่เกิดขึ้น 4 ATP แต่ได้รับจริงเพียง 2 ATP ทั้งนี้เพราะถูกใช้ไป 2 ATP จากกระบวนการ glycolysis แสดงในรูปสมการอย่างง่ายๆ คือ
C6H12O6----------------------->2C3H6O3 + 4ATP
ที่มา
http://web.ku.ac.th/schoolnet/snet4/respirate/index.html
วันที่ 1 กุมภาพันธุ์ 2556