ชุดที่ 2 เซลล์ สารชีวโมเลกุล และพลังงานในสิ่งมีชีวิต

ชุดนี้ครอบคลุมสาระที่ 1 วิทยาศาสตร์ชีวภาพ มาตรฐาน ว 1.2 และ ว 1.3 ในส่วนของสารชีวโมเลกุลและเอนไซม์ เซลล์และกล้องจุลทรรศน์ การลำเลียงสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ การแบ่งเซลล์ การหายใจระดับเซลล์ และการสังเคราะห์ด้วยแสง

ซีรีส์ติวสอบครูผู้ช่วย เอกวิทยาศาสตร์ทั่วไป 2569 • exammvp.com

สรุปเนื้อหาสำคัญ

1. น้ำและสารชีวโมเลกุล

• น้ำมีขั้ว ยึดกันด้วยพันธะไฮโดรเจน → ความจุความร้อนจำเพาะสูง ความร้อนแฝงสูง แรงตึงผิวสูง ตัวทำละลายที่ดี หนาแน่นสูงสุดที่ 4 °C
• ควบแน่นสร้างพอลิเมอร์และเสียน้ำ ไฮโดรลิซิสใช้น้ำสลายพอลิเมอร์; สายตรง n หน่วย → n − 1 พันธะ (หลายสาย ให้ลบจำนวนสาย)
• คาร์โบไฮเดรต: มอนอแซ็กคาไรด์ (กลูโคส ฟรักโทส กาแล็กโทส) → ไดแซ็กคาไรด์ (มอลโทส = กลูโคส + กลูโคส, ซูโครส = กลูโคส + ฟรักโทส, แล็กโทส = กลูโคส + กาแล็กโทส) → พอลิแซ็กคาไรด์ (แป้ง ไกลโคเจน เซลลูโลส ไคทิน) เชื่อมด้วยพันธะไกลโคซิดิก
• แป้ง/ไกลโคเจนใช้พันธะแอลฟา ส่วนเซลลูโลสใช้พันธะบีตา ไกลโคเจนแตกกิ่งมากที่สุด
• ลิพิด: ไตรกลีเซอไรด์ = กลีเซอรอล + กรดไขมัน 3 โมเลกุล (พันธะเอสเทอร์), ฟอสโฟลิพิด (หัวมีขั้ว หางไม่มีขั้ว), สเตอรอยด์ (วงคาร์บอน 4 วง เช่น คอเลสเตอรอล ฮอร์โมนเพศ)
• กรดไขมันอิ่มตัว = ไม่มีพันธะคู่ สายตรง จุดหลอมเหลวสูง, ไม่อิ่มตัว = มีพันธะคู่ สายหักงอ จุดหลอมเหลวต่ำ
• โปรตีน: กรดอะมิโน 20 ชนิด เชื่อมด้วยพันธะเพปไทด์ โครงสร้าง 4 ระดับ การเสียสภาพทำลายโครงสร้างระดับสูง แต่พันธะเพปไทด์ยังอยู่
• กรดนิวคลีอิก: นิวคลีโอไทด์ = ฟอสเฟต + น้ำตาลเพนโทส + เบส เชื่อมด้วยพันธะฟอสโฟไดเอสเทอร์ DNA (ดีออกซีไรโบส, T) RNA (ไรโบส, U)

2. การทดสอบสารอาหาร

• สารละลายไอโอดีน → แป้ง ได้สีน้ำเงิน–ดำ
• สารละลายเบเนดิกต์ + ต้ม → น้ำตาลรีดิวซ์ ได้ตะกอนเขียว → เหลือง → ส้ม → แดงอิฐ ตามปริมาณ
• ซูโครสไม่ใช่น้ำตาลรีดิวซ์ ต้องไฮโดรไลซ์ด้วยกรดเจือจาง แล้วทำให้เป็นกลางก่อน จึงให้ผลบวก
• สารละลายไบยูเรต (CuSO₄ + NaOH) → พันธะเพปไทด์ตั้งแต่ 2 พันธะ ได้สีม่วง
• ลิพิด → กระดาษโปร่งแสง หรือซูดาน III (สีแดงส้ม)

3. เอนไซม์

• ลดพลังงานก่อกัมมันต์ ไม่ถูกใช้หมด ไม่เปลี่ยนตำแหน่งสมดุลและไม่เปลี่ยนพลังงานของสารตั้งต้นกับผลิตภัณฑ์
• ความจำเพาะเกิดจากรูปร่างของบริเวณเร่ง (lock and key / induced fit)
• อุณหภูมิต่ำ → ทำงานช้าแต่ไม่เสียสภาพ, สูงเกิน → เสียสภาพถาวร, pH เหมาะสมต่างกัน (เพปซิน ≈ 2, อะไมเลสในน้ำลาย ≈ 7)
• กราฟอัตรากับความเข้มข้นซับสเตรต: ช่วงชันขึ้น → ซับสเตรตจำกัด, ช่วงราบ → เอนไซม์จำกัด (บริเวณเร่งอิ่มตัว)
• ตัวยับยั้งแบบแข่งขัน: จับที่บริเวณเร่ง เอาชนะได้ด้วยซับสเตรตมาก อัตราสูงสุดเท่าเดิม
• ตัวยับยั้งแบบไม่แข่งขัน: จับที่ตำแหน่งอื่น อัตราสูงสุดลดลงแม้ซับสเตรตมาก

4. ทฤษฎีเซลล์และกล้องจุลทรรศน์

• ฮุก (ไม้คอร์ก ตั้งชื่อ cell) → เลเวนฮุก (เห็นเซลล์มีชีวิต) → ชไลเดน (พืช) + ชวันน์ (สัตว์) → เวอร์ชอว์ (เซลล์เกิดจากเซลล์เดิม)
• กำลังขยายรวม = เลนส์ใกล้ตา × เลนส์ใกล้วัตถุ
• ขนาดวงกลมภาพแปรผกผันกับกำลังขยาย ขยายเพิ่ม 4 เท่า → วงกลมภาพแคบลง 4 เท่า
• ขนาดจริง = ขนาดภาพ ÷ กำลังขยาย, 1 mm = 1,000 µm = 1,000,000 nm
• ภาพกลับหัวและกลับซ้าย–ขวา: ภาพอยู่ทางใด ให้เลื่อนสไลด์ไปทางนั้น
• กำลังแยกของกล้องใช้แสง ≈ 0.2 µm ส่วนกล้องอิเล็กตรอนละเอียดกว่ามาก (ความยาวคลื่นสั้นกว่า) แต่ดูเซลล์มีชีวิตไม่ได้

5. โครงสร้างเซลล์และการลำเลียงสาร

• โพรคาริโอต: ไม่มีเยื่อหุ้มนิวเคลียสและออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้ม แต่มีไรโบโซม 70S
• ออร์แกเนลล์ระบบเยื่อหุ้ม: RER สร้างโปรตีน, SER สร้างลิพิด, กอลจิดัดแปลงและบรรจุ, ไลโซโซมย่อยสลาย
• ไมโทคอนเดรีย/คลอโรพลาสต์: DNA วง ไรโบโซม 70S แบ่งตัวเอง เยื่อสองชั้น → หลักฐานเอนโดซิมไบโอซิส
• เซลล์พืชไม่ได้มีคลอโรพลาสต์ทุกเซลล์ เซลล์พืชดอกไม่มีเซนทริโอล
• ฟลูอิดโมเซก: ฟอสโฟลิพิดสองชั้น + โปรตีน, คอเลสเตอรอลรักษาความเป็นของไหล, ส่วนคาร์โบไฮเดรตหันออกนอกเซลล์
• ไฮโพทอนิก → น้ำเข้า (RBC บวมแตก), ไฮเพอร์ทอนิก → น้ำออก (RBC เหี่ยว, เซลล์พืชพลาสโมไลซิส), NaCl 0.9% ≈ ไอโซทอนิก
• แพร่แบบฟาซิลิเทต: ตามความเข้มข้น อาศัยโปรตีน อิ่มตัวได้ ไม่ใช้ ATP
• Na⁺/K⁺ pump: ATP 1 → Na⁺ 3 ออก, K⁺ 2 เข้า
• ฟาโกไซโทซิส (อนุภาคใหญ่), พิโนไซโทซิส (ของเหลว), เอนโดไซโทซิสแบบอาศัยตัวรับ (จำเพาะ เช่น LDL)

6. การแบ่งเซลล์

• วัฏจักรเซลล์: G₁ → S (จำลอง DNA) → G₂ → M, จุดตรวจสอบ G₁ G₂ และเมทาเฟส; ยีนควบคุมผิดปกติ → มะเร็ง
• สัดส่วนเซลล์ในแต่ละระยะ ≈ สัดส่วนเวลาของระยะนั้น (ใช้จำนวนเซลล์ทั้งหมดเป็นตัวหาร)
• นับโครโมโซมจากเซนโทรเมียร์ นับ DNA จากโครมาทิด
• ไมโอซิส I: โครโมโซมคู่เหมือนแยก (ลดจำนวน), ไมโอซิส II: โครมาทิดแยก
• ไซแนปซิสและครอสซิงโอเวอร์เกิดในโพรเฟส I, การจัดเรียงอย่างอิสระให้ 2ⁿ แบบ
• ไซโทไคนีซิส: สัตว์คอดเข้า, พืชสร้างเซลล์เพลตจากเวสิเคิลของกอลจิ

7. การหายใจระดับเซลล์

• ไกลโคลิซิส (ไซโทซอล ไม่ใช้ O₂) → กลูโคส → ไพรูเวต 2 + ATP สุทธิ 2 + NADH 2
• ออกซิเดชันของไพรูเวตและวัฏจักรเครบส์ (เมทริกซ์) → ปล่อย CO₂, ได้ NADH FADH₂
• ระบบถ่ายทอดอิเล็กตรอน (เยื่อชั้นใน) ปั๊ม H⁺ → H⁺ ไหลผ่าน ATP synthase (เคมีออสโมซิส); O₂ เป็นตัวรับอิเล็กตรอนตัวสุดท้าย → H₂O
• ATP รวมโดยประมาณ 30–32 ต่อกลูโคส (หนังสือเก่าใช้ 36–38)
• การหมักคืน NAD⁺ ให้ไกลโคลิซิส: กรดแล็กติก (กล้ามเนื้อ นมเปรี้ยว ไม่มี CO₂), แอลกอฮอล์ (ยีสต์ ได้เอทานอล + CO₂ 2 ต่อกลูโคส) ได้ ATP 2 ต่อกลูโคส
• ไซยาไนด์ → หยุดการถ่ายทอดอิเล็กตรอน (ไม่ใช้ O₂)

8. การสังเคราะห์ด้วยแสง

• ปฏิกิริยาที่ใช้แสง (ไทลาคอยด์): แยกน้ำ → O₂, สร้าง ATP และ NADPH
• วัฏจักรคัลวิน (สโตรมา): ตรึง CO₂ ด้วยรูบิสโก (RuBP + CO₂ → PGA) → รีดักชันเป็น G3P → สร้าง RuBP กลับ
• คลอโรฟิลล์ดูดกลืนแสงน้ำเงิน–ม่วงและแดง สะท้อนสีเขียว (เองเกลมันน์ใช้แบคทีเรียที่ต้องการ O₂ เป็นตัวบ่งชี้)
• ประวัติ: แวน เฮลมอนต์ (มวลไม่ได้มาจากดิน) → พริสต์ลีย์ (พืชฟื้นฟูอากาศ) → อินเก็นฮูซ (ต้องมีแสง ส่วนสีเขียว) → รูเบน–คาเมน ¹⁸O → คัลวิน ¹⁴C
• C3 (PGA เป็นสารแรก), C4 (แยกตำแหน่ง: มีโซฟิลล์–บันเดิลชีท เช่น ข้าวโพด อ้อย), CAM (แยกเวลา: กลางคืน–กลางวัน เช่น สับปะรด กระบองเพชร)
• ปัจจัยจำกัด: ปัจจัยที่เพิ่มแล้วอัตราเพิ่ม ดูจากเส้นกราฟที่ยกตัวขึ้นเมื่อเปลี่ยนปัจจัยนั้น