เฉลย ช วะ ม.4 เล ม 1 ก จกรรมท 1.2

แชร์งานครู Teachers Sharing Download

• Publications :0
• Followers :0

(คู่มือ) หนังสือเรียนสสวท เพิ่มเติมชีววิทยา2

(คู่มือ) หนังสือเรียนสสวท เพิ่มเติมชีววิทยา2 คู่มือครู รายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์ ชีววิทยา

ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 เล่ม 2 ตามผลเรียนรู้ กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ (ฉบับปรับปรุง พุทธศักราช 2560) ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551

Like this book? You can publish your book online for free in a few minutes!

Create your own flipbook

View Text Version Likes : 0 Category : All Report

• Follow
• Upload
• 0
• Embed
• Share

(คู่มือ) หนังสือเรียนสสวท เพิ่มเติมชีววิทยา2

ที่มาของธาตคุ ารบ์ อน ซ่งึ เป็นธาตทุ เ่ี ปน็ องคป์ ระกอบหลักของส่งิ มีชวี ติ แลว้ ใช้ค�ำ ถามเพ่ิมเติม ดังนี้

นอกจากสงิ่ มชี วี ติ มธี าตุคารบ์ อนเป็นองค์ประกอบหลกั แลว้ ยงั มธี าตอุ นื่ อีกหรอื ไม่ จากนัน้ ครูใหน้ กั เรยี นร่วมกันอภิปราย เพ่อื ให้ได้ข้อสรปุ ว่า นอกจากสิ่งมีชีวิตจะมธี าตุคารบ์ อน ออกซิเจน และไฮโดรเจน เปน็ องค์ประกอบหลกั แลว้ ยงั มีธาตุอืน่ ๆ เป็นองค์ประกอบอีกดว้ ย โดยสว่ น ใหญธ่ าตเุ หลา่ นจ้ี ะอยใู่ นรปู ของไอออนและมปี รมิ าณทแ่ี ตกตา่ งกนั ถงึ แมส้ ง่ิ มชี วี ติ ตอ้ งการธาตบุ างชนดิ ในปริมาณเล็กน้อย แต่ถ้าได้รับปริมาณไม่เพียงพอหรือเม่ือมีการสูญเสียไปอาจทำ�ให้การทำ�งานของ อวัยวะตา่ ง ๆ ผดิ ปกตไิ ด้ ครใู หน้ กั เรยี นสบื คน้ ขอ้ มลู เกย่ี วกบั ความส�ำ คญั ของธาตแุ ละการขาดธาตตุ า่ ง ๆ ทพี่ บในพชื และ สัตว์ แลว้ น�ำ มาอภิปรายรว่ มกนั เพ่อื ใหไ้ ดข้ อ้ สรุปว่าธาตตุ ่างชนดิ กันมีหน้าที่แตกตา่ งกัน การขาดธาตุ เป็นสาเหตุของโรคต่าง ๆ เช่น โรคคอพอก ภาวะโลหิตจาง โรคกระดูกพรุน จากน้ันให้นักเรียนจัดทำ� สื่อเพื่อเผยแพรค่ วามรู้ในรปู แบบตา่ ง ๆ เชน่ infographic ปา้ ยนเิ ทศ คลิปวีดทิ ัศน์ ครูอาจเชื่อมโยงการนำ�ความรู้เรื่องความจำ�เป็นของธาตุต่อการดำ�รงชีวิต เช่น การทำ�ไข่เค็ม เสริมไอโอดีน การทำ�เกลือสินเธาว์เสริมไอโอดีน การทำ�ปุ๋ยสั่งตัดสำ�หรับพืชซึ่งเป็นการจัดธาตุอาหาร ทีจ่ ำ�เปน็ สำ�หรับพืชในแตล่ ะพื้นทีต่ ามข้อมูลชดุ ดนิ และค่าวเิ คราะหด์ ิน โดยใชช้ ดุ ตรวจสอบ N-P-K ครูอธิบายเพิ่มเติมเก่ียวกับธาตุและสารประกอบ เพ่ือให้ได้ข้อสรุปว่า โมเลกุลท่ีประกอบด้วย อะตอมมากกวา่ 1 ชนดิ เรยี กว่าสารประกอบ เช่น โซเดียมคลอไรด์ (NaCl) ครูให้ความรู้เกี่ยวกับพันธะเคมี โดยใช้รูป 2.6 และ 2.7 ในหนังสือเรียน เพื่อให้ได้ข้อสรุปว่า การรวมตัวของอะตอมเกิดแรงยึดเหน่ียวที่เรียกว่า พันธะเคมี ซ่ึงพันธะเคมีเกี่ยวข้องกับ เวเลนซ์อิเล็กตรอนของคู่อะตอมท่ีร่วมสร้างพันธะกัน การยึดเหน่ียวระหว่างอะตอมธาตุ 2 อะตอม โดยการใช้เวเลนซ์อิเล็กตรอนร่วมกันเกิดเป็นพันธะโคเวเลนต์ และการยึดเหน่ียวระหว่างประจุไฟฟ้า ของไอออนบวกและไอออนลบเกดิ เปน็ พนั ธะไอออนกิ นอกจากนโ้ี มเลกลุ ยงั เกดิ แรงยดึ เหนย่ี วระหวา่ ง โมเลกลุ โดยอาจเกิดจากโมเลกุลชนดิ เดยี วกันหรอื ต่างชนิดกนั เช่น พันธะไฮโดรเจน ครูให้นักเรียนศึกษารูป 2.8 แล้วให้สืบค้นข้อมูลและอภิปรายร่วมกันเพื่อให้ได้ข้อสรุปว่า ร่างกายของมนุษย์ประกอบด้วยสารตา่ ง ๆ ในปริมาณทแี่ ตกตา่ งกนั เชน่ คาร์โบไฮเดรต โปรตนี ลพิ ดิ กรดนวิ คลอิ กิ และน�ำ้ ซง่ึ สารเหลา่ นม้ี คี วามส�ำ คญั ตอ่ รา่ งกายเนอ่ื งจากเปน็ สว่ นประกอบของเซลลแ์ ละ เน้ือเยอื่ รวมทง้ั ช่วยในการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเคมีตา่ ง ๆ ภายในเซลล์ ทำ�ให้สิง่ มชี วี ิตสามารถด�ำ รงชวี ติ อย่ไู ด้

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วทิ ยา เลม่ 1 บทที่ 2 | เคมที ีเ่ ปน็ พ้นื ฐานของส่งิ มชี ีวิต 95

2.2 น้�ำ

จุดประสงค์การเรียนรู้ สืบคน้ ข้อมูล อธิบายโครงสร้างและสมบัติของน�้ำ และบอกความสำ�คญั ของนำ�้ ที่มีต่อสง่ิ มีชีวติ

แนวการจัดการเรียนรู้ ครูนำ�เข้าสู่บทเรียนโดยตรวจสอบความรู้เดิมของนักเรียนด้วยการให้ระบุบทบาทและความ

ส�ำ คญั ของน้ำ�ทีม่ ีตอ่ ร่างกาย เชน่ การเปน็ ตวั กลางของการเกิดปฏกิ ิรยิ าเคมี การลำ�เลียงสาร การรกั ษา ดุลยภาพของอุณหภูมิ และความเป็นกรด-เบส ของเลือดและของเหลวต่าง ๆ ในร่างกาย ซึ่งจากการ ศึกษารูป 2.8 เกี่ยวกับปริมาณของสารต่างๆ ในร่างกายมนุษย์ พบว่านำ้�เป็นองค์ประกอบที่พบมาก ทสี่ ดุ เมอ่ื เทยี บกบั สารอน่ื ๆ แสดงวา่ น�้ำ มคี วามส�ำ คญั อยา่ งยง่ิ ตอ่ รา่ งกาย ดงั นน้ั จงึ ควรดม่ื น�ำ้ ใหเ้ พยี งพอ ต่อความต้องการของร่างกาย

ครใู ห้นักเรยี นสบื คน้ ข้อมลู เก่ียวกับโครงสรา้ งโมเลกลุ สมบตั ิ และความสำ�คญั ของนำ�้ แล้วร่วม กนั อภิปรายถึงบทบาทท่ีส�ำ คัญของนำ้�ในประเดน็ ตา่ ง ๆ ดังน้ี

o การเป็นตัวท�ำ ละลาย o สมบตั ิไฮโดรฟิลิกและไฮโดรโฟบิก o ความเป็นกรด-เบส o การดดู ซับพลังงานความรอ้ น o แรงโคฮีชันและแรงแอดฮชี นั

จากนัน้ ครอู าจใช้คำ�ถามเพมิ่ เติมดังนี้

สมบตั ิของนำ้�เก่ยี วข้องกบั โครงสร้างโมเลกุลของน�ำ้ อยา่ งไร 1. นำ�้ เป็นโมเลกลุ มีขัว้

2. น้�ำ เปน็ ของเหลวท่อี ณุ หภูมิห้อง

ครูให้นักเรียนนำ�เสนอข้อมูลที่ได้จากการสืบค้นเกี่ยวกับโครงสร้างโมเลกุลของนำ้�และ พนั ธะโคเวเลนต์ เพอ่ื อธบิ ายการเกดิ โมเลกลุ ทม่ี ขี วั้ ของน�้ำ รวมทงั้ การเขยี นสญั ลกั ษณแ์ ทนขว้ั บวก และ ขว้ั ลบ ดังรปู 2.9 ในหนังสอื เรยี น

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

96 บทท่ี 2 | เคมีท่เี ปน็ พ้นื ฐานของสง่ิ มีชวี ติ ชวี วทิ ยา เล่ม 1

ครใู หค้ วามรเู้ พิ่มเติมเกี่ยวกับการแสดงประจุของน้�ำ ดังน้ี โมเลกุลของน้ำ�มีข้ัวเนื่องจากอิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะถูกดึงให้เข้าใกล้อะตอมของออกซิเจน มากกว่าอะตอมของไฮโดรเจน อะตอมของออกซิเจนจึงแสดงข้ัวลบ และทำ�ให้อะตอมของไฮโดรเจน 2 อะตอมแสดงข้ัวบวก และควรเพ่ิมเติมให้นักเรียนทราบว่า การเขียนสัญลักษณ์แสดงสภาพขั้วของ น้ำ�อาจเขียน ดังน้ี

δ-

HH

O

δ+ δ+

ส่วนท่แี สดงสภาพข้วั เปน็ ลบใชส้ ญั ลักษณ์ δ- (อ่านว่า เดลตา้ ลบ) ส่วนทีแ่ สดงสภาพขั้วเปน็ บวก ใช้สัญลักษณ์ δ+ (อา่ นวา่ เดลต้าบวก)

ครูอธิบายเพิ่มเติมโดยใช้รูป 2.9 ลักษณะความเป็นข้ัวของโมเลกุลของนำ้�ทำ�ให้เกิดพันธะ ไฮโดรเจนระหวา่ งโมเลกลุ การเกิดพนั ธะไฮโดรเจนทำ�ใหเ้ กิดการดูดซบั พลังงานความรอ้ นสงู และเกิด แรงโคฮีชนั และแรงแอดฮีชัน

ครูอาจวัดความเข้าใจของนักเรียนเก่ียวกับนำ้�กับตัวทำ�ละลายโดยใช้แผนภาพต่อไปน้ี ซ่ึงเป็น แผนภาพแสดงไอออนซง่ึ ล้อมรอบดว้ ยโมเลกลุ ของนำ�้ ดังรปู

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววิทยา เล่ม 1 บทท่ี 2 | เคมที เ่ี ป็นพน้ื ฐานของสิ่งมีชวี ติ 97

ไอออน ชนิด 1

ไอออน ชนิด 2

ไฮโดรเจน

ข. ออกซเิ จน

เมือ่ นักเรยี นศึกษาแผนภาพแลว้ ครูตั้งค�ำ ถามเพื่อตรวจสอบความเขา้ ใจ ซึ่งอาจเปน็ ดงั นี้

จากแผนภาพ ไอออนในรูป ก. และ ข. ควรมีประจอุ ะไร ก. ประจบุ วก ข. ประจุลบ

สารทุกชนิดละลายน�ำ้ ได้หรือไม่ เพราะเหตใุ ด จงยกตวั อยา่ ง ไมไ่ ด้ทกุ ชนิด เพราะสารบางชนิดเป็นโมเลกุลทีไ่ มม่ ขี วั้ เช่น น�้ำ มนั

ส่วนคำ�ถามในหนังสือเรียนมแี นวคำ�ตอบ ดังน้ี

สารในชวี ติ ประจ�ำ วนั ทม่ี สี มบตั ไิ ฮโดรฟลิ กิ และสารทม่ี สี มบตั ไิ ฮโดรโฟบกิ มอี ะไรบา้ ง ยกตวั อยา่ ง ประกอบ

สารท่ีมีสมบัติไฮโดรฟิลิก เช่น น้ำ�ตาลทราย เกลือแกง น้ำ�ผ้ึง ด่างทับทิม สารส้ม ส่วนสารที่มี สมบตั ิไฮโดรโฟบิก เชน่ นำ้�มนั พืช ไขมันสตั ว์ เนย ขผี้ ึ้ง มารก์ ารีน

สมบตั ขิ องน้�ำ เกยี่ วข้องกบั การเกดิ ปฏิกิรยิ าเคมภี ายในเซลล์อย่างไร เน่ืองจากนำ้�เป็นตัวทำ�ละลายท่ีดีและสารหลายชนิดสามารถแตกตัวเป็นไอออนในนำ้�ได้ทำ�ให้

เกิดปฏกิ ริ ยิ าเคมภี ายในเซลล์ไดด้ ี

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

98 บทท่ี 2 | เคมที เ่ี ปน็ พ้นื ฐานของส่งิ มชี ีวิต ชวี วทิ ยา เลม่ 1

แนวการวัดและประเมนิ ผล

ด้านความรู้ - สมบตั ขิ องน�้ำ และตวั อยา่ งธาตทุ มี่ คี วามส�ำ คญั ตอ่ รา่ งกายของสง่ิ มชี วี ติ จากการสบื คน้ ขอ้ มลู

การท�ำ แบบฝึกหัดและการทำ�แบบทดสอบ

ด้านทักษะ - การสังเกตและการลงความเห็นจากข้อมูล จากการสังเกตและเปรียบเทียบภาพโครงสร้าง

ทางเคมี - การสือ่ สารสารสนเทศและการรู้เท่าทนั สอื่ จากการสืบคน้ ขอ้ มลู และการนำ�เสนอ

- ความร่วมมือ การทำ�งานเป็นทีมและภาวะผู้นำ�จากการสังเกตพฤติกรรมในการแบ่งกลุ่ม เพอ่ื สืบคน้ ข้อมูล นำ�เสนอ และการอภปิ รายรว่ มกัน

ด้านจิตวิทยาศาสตร์ - การใชว้ จิ ารณญาณ จากการสงั เกตพฤตกิ รรมในการสบื คน้ ขอ้ มลู น�ำ เสนอ และการอภปิ ราย

ร่วมกัน

2.3 สารประกอบคาร์บอนในสงิ่ มีชวี ติ

จดุ ประสงค์การเรียนรู้ 1. สืบค้นข้อมูล อธิบายโครงสร้างของคาร์โบไฮเดรต ระบุกลุ่มของคาร์โบไฮเดรต รวมทั้ง ความส�ำ คญั ของคาร์โบไฮเดรตทมี่ ีตอ่ สิง่ มชี ีวิต 2. สบื คน้ ข้อมลู อธบิ ายโครงสรา้ งของโปรตนี และความสำ�คญั ของโปรตีนทมี่ ตี อ่ ส่งิ มีชวี ติ 3. สืบค้นข้อมูล อธิบายโครงสร้างของลิพิด และระบุกลุ่มของลิพิดตามโครงสร้างและ ความส�ำ คัญของลิพดิ ทม่ี ตี อ่ สง่ิ มีชีวิต 4. อธบิ ายโครงสร้างและองคป์ ระกอบของนวิ คลีโอไทด์ DNA และ RNA 5. เปรยี บเทียบความแตกต่างระหว่างโครงสร้างของ DNA กบั RNA 6. ระบคุ วามส�ำ คัญของกรดนวิ คลิอิกที่มตี ่อสง่ิ มีชวี ิต

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วทิ ยา เล่ม 1 บทท่ี 2 | เคมที ี่เป็นพืน้ ฐานของสิง่ มีชวี ติ 99

แนวการจดั การเรยี นรู้ ครูนำ�เข้าสู่บทเรียนโดยให้นักเรียนยกตัวอย่างสารประกอบคาร์บอนที่นักเรียนรู้จัก เพื่อให้ได้

ข้อสรุปว่า สารประกอบคาร์บอนท่ีพบในส่ิงมีชีวิตมีหลายประเภท เช่น คาร์โบไฮเดรต โปรตีน ลิพิด และกรดนิวคลิอิก เป็นต้น จากน้ันครูให้ความรู้เพิ่มเติมว่า สารประกอบคาร์บอนเหล่าน้ีจะมีอะตอม คาร์บอนและไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบ และอาจมีธาตุอื่นๆ เช่น ออกซิเจน ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และก�ำ มะถันเปน็ องคป์ ระกอบอยู่ด้วย

ความรเู้ พ่ิมเตมิ ส�ำ หรบั ครู

สารประกอบอินทรีย์ ในอดีตนักเคมีเช่ือว่าสารอินทรีย์ต้องได้มาจากสิ่งมีชีวิตเท่าน้ัน แต่ต่อมามีนักวิทยาศาสตร์ สามารถสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ได้ ปัจจุบันจึงมีการกล่าวว่าสารประกอบอินทรีย์ หมายถึงสารประกอบที่มีธาตุคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลัก โดยอาจเกิดจากสิ่งมีชีวิตหรือ จากการสงั เคราะห์ก็ได้ ยกเว้นสารตอ่ ไปนี้ซง่ึ จัดเป็นสารประกอบอนนิ ทรยี ์

1. สารทเ่ี ปน็ อัญรปู ของธาตุคารบ์ อน เชน่ เพชร แกรไฟต์ และฟลุ เลอรีน 2. ออกไซดข์ องคาร์บอน เช่น คารบ์ อนไดออกไซด์ (CO2) 3. กรดคารบ์ อนิก (H2CO3) 4. เกลือคาร์บอเนตและไฮโดรเจนคาร์บอเนต เช่น แคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3) โซเดียม

ไฮโดรเจนคารบ์ อเนต (NaHCO3) 5. เกลือไซยาไนด์ เชน่ โพแทสเซียมไซยาไนด์ (KCN) 6. เกลอื คารไ์ บด์ เชน่ แคลเซียมคารไ์ บด์ (CaC2)

นักเรียนศึกษารูป 2.12 และ 2.13 เพ่ือให้ได้ข้อสรุปว่า การสร้างพันธะโคเวเลนต์ ระหว่างอะตอมของคาร์บอนอาจเกิดเป็นพันธะเด่ียว พันธะคู่ และพันธะสาม เนื่องจากคาร์บอนมี เวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 4 และอะตอมคาร์บอนยังสามารถสร้างพันธะโคเวเลนต์กับอะตอมของ ธาตุอื่น ๆ เช่น ไฮโดรเจน โดยสารที่มีอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจนเท่าน้ันเป็นองค์ประกอบ เรยี กวา่ สารประกอบไฮโดรคารบ์ อน

นักเรยี นสบื คน้ ข้อมูลเก่ยี วกับความหมายและตวั อย่างของหมฟู่ งั กช์ ัน การเขียนโครงสรา้ งและ แหล่งท่ีพบ ควรให้นักเรียนเข้าใจสัญลักษณ์ของสูตรท่ัวไปเกี่ยวกับโครงสร้างเพ่ือเป็นพ้ืนฐานในการ ศกึ ษาต่อไป

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

100 บทที่ 2 | เคมีทีเ่ ปน็ พื้นฐานของส่งิ มชี ีวิต ชวี วทิ ยา เล่ม 1

ครคู วรตงั้ ค�ำ ถามเพ่มิ เติมเพื่อนำ�เข้าสู่เรอ่ื งสารประกอบคาร์บอนโดยใชค้ ำ�ถามดงั นี้

สารประกอบคาร์บอนในสิ่งมีชีวิตมีโครงสร้างอย่างไร และมีความสำ�คัญต่อการดำ�รงชีวิต ของสิง่ มชี วี ิตอย่างไร

ครูอาจใช้รูป 2.14 และให้นักเรียนร่วมกันสรุปว่า สารประกอบคาร์บอนขนาดใหญ่ส่วนมาก เป็นพอลิเมอร์ท่ีเกิดจากโมเลกุลหน่วยย่อยเรียกว่า มอนอเมอร์ หลายโมเลกุลเชื่อมต่อกันด้วยพันธะ เคมี เช่น การเช่ือมต่อกันของกลูโคสกลายเป็นแป้ง การเชื่อมต่อกันของกรดแอมิโนเกิดเป็นโปรตีน การเชอื่ มตอ่ กนั ของนวิ คลโี อไทดเ์ กดิ เปน็ สาย DNA ซง่ึ สารประกอบคารบ์ อนเหลา่ นเ้ี ปน็ องคป์ ระกอบ ของเซลล์สงิ่ มชี วี ิต

2.3.1 คารโ์ บไฮเดรต ครูทบทวนความรู้ของนักเรียนโดยให้นักเรียนยกตัวอย่างอาหารที่มีสารอาหารประเภท

คาร์โบไฮเดรต จากนั้นให้นักเรียนสืบค้นข้อมูลเก่ียวกับธาตุที่เป็นองค์ประกอบหลัก ประเภทของ คาร์โบไฮเดรต คือ มอโนแซ็กคาไรด์ ไดแซ็กคาไรด์ และพอลิแซ็กคาไรด์ ตัวอย่างของคาร์โบไฮเดรต แต่ละประเภท รวมถึงประโยชน์และแหล่งท่พี บคารโ์ บไฮเดรตแต่ละชนดิ

จากนนั้ ใหน้ กั เรยี นศกึ ษารปู 2.15 เพอื่ สรปุ ใหไ้ ดว้ า่ เมอื่ พจิ ารณาหมฟู่ งั กช์ นั ของมอโนแซก็ คาไรด์ พบวา่ มหี มไู่ ฮดรอกซลิ จ�ำ นวนหลายหมู่ และแบง่ มอโนแซก็ คาไรดไ์ ดเ้ ปน็ 2 ประเภทคอื มอโนแซก็ คาไรด์ ท่ีมีหมู่คาร์บอนิลกลุ่มแอลดีไฮด์ ได้แก่ ไรโบส กลูโคส และกาแล็กโทส มอโนแซ็กคาไรด์ที่มีหมู่ คารบ์ อนลิ กลมุ่ คโี ตน ไดแ้ ก่ ไรบโู ลส และฟรกั โทส โดยมอโนแซก็ คาไรดส์ ว่ นใหญจ่ ะมโี ครงสรา้ งรปู แบบ วง เฮกโซสมีคาร์บอน 6 อะตอม อาจมีโครงสร้างเป็นวง 6 เหลี่ยม เช่น กลูโคส หรืออาจมีโครงสร้าง เป็นวง 5 เหล่ียม เช่น ฟรักโทส ซ่ึงการท่ีจะเกิดเป็นวง 5 หรือ 6 เหลี่ยมขึ้นกับสมบัติเฉพาะของ เฮกโซสแต่ละชนิด

ครูให้นักเรียนศึกษาตำ�แหน่งของพันธะไกลโคซิดิกในโมเลกุลของไดแซ็กคาไรด์ คือ ซูโครส มีพันธะไกลโคซิดิก แบบ α - 1,2 (คาร์บอนต�ำ แหนง่ ท่ี 1 ของกลูโคสเชื่อมต่อกบั คารบ์ อนตำ�แหน่งท่ี 2 ของฟรกั โทส) มอลโทสมีพนั ธะไกลโคซิดกิ แบบ α - 1,4 (คารบ์ อนตำ�แหน่งท่ี 1 ของกลโู คสเชอ่ื มกับ คาร์บอนตำ�แหน่งที่ 4 ของกลูโคสอีกโมเลกุล) ซ่ึงแตกต่างจากพันธะไกลโคซิดิกของแล็กโทส ที่มี พันธะไกลโคซดิ ิก แบบ β - 1,4 (คารบ์ อนตำ�แหนง่ ที่ 1 ของกาแลก็ โทสเช่ือมกบั คาร์บอนต�ำ แหนง่ ท่ี 4 ของกลูโคส) ดังนนั้ พนั ธะไกลโคซิดิกจึงมี 2 แบบ คือ แบบ α และแบบ β การสรา้ งพันธะไกลโคซิดกิ 1 พันธะ ท�ำ ให้เกิดน้ำ� 1 โมเลกุล

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววทิ ยา เล่ม 1 บทที่ 2 | เคมที ี่เป็นพื้นฐานของสิง่ มีชวี ติ 101

จากนั้นครูอาจใชค้ �ำ ถามเพม่ิ เตมิ เพื่อตรวจสอบความเขา้ ใจเกย่ี วกับพอลิแซก็ คาไรด์ ดงั น้ี

การจดั เรยี งตวั ของกลโู คสในแปง้ ไกลโคเจน และเซลลโู ลส มกี ารแตกแขนงและรปู แบบของ พันธะไกลโคซิดกิ แตกต่างกนั อย่างไร

- แปง้ ประกอบดว้ ยอะไมโลสและอะไมโลเพกทนิ โดยอะไมโลสเปน็ พอลเิ มอรข์ องกลโู คสเรยี ง ต่อกันเป็นสายยาว ไม่มีการแตกแขนง เช่ือมต่อกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก แบบ α - 1,4 อะไมโลเพกทินเป็นพอลิเมอร์ของกลูโคสเรียงต่อกันเป็นสายยาวและมีการแตกแขนง ส่วนที่เป็นสายยาวเกิดจากกลูโคสเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก แบบ α - 1,4 เหมอื นกบั อะไมโลส สว่ นทแี่ ตกแขนงเกดิ จากกลโู คสเชอื่ มตอ่ กนั ดว้ ยพนั ธะไกลโคซดิ กิ แบบ α - 1,6

- ไกลโคเจนเปน็ พอลแิ ซก็ คาไรดป์ ระกอบดว้ ยกลโู คสทต่ี อ่ กนั เปน็ สายยาวมแี ขนงแตกกงิ่ กา้ น เป็นสายส้นั ๆ จำ�นวนมาก คล้ายอะไมโลเพกทิน แต่แขนงของไกลโคเจนมีจ�ำ นวนมากกวา่

- เซลลโู ลสเปน็ พอลแิ ซก็ คาไรดท์ ป่ี ระกอบดว้ ยกลโู คสจ�ำ นวนมากมาตอ่ กนั เปน็ สายโซย่ าวตรง คลา้ ยอะไมโลส แต่เช่ือมตอ่ กนั ดว้ ยพนั ธะไกลโคซิดิกแบบ β - 1,4

จากน้ันครูให้นักเรียนทำ�กิจกรรม 2.1 เพื่อให้นักเรียนศึกษาสมบัติของแป้งข้าวเหนียวและ แปง้ ขา้ วเจ้าที่มีสดั ส่วนของอะไมโลสกับอะไมโลเพกทินแตกตา่ งกนั

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

102 บทที่ 2 | เคมที ี่เป็นพืน้ ฐานของสง่ิ มีชีวติ ชวี วิทยา เล่ม 1

กจิ กรรม 2.1 ลกั ษณะของแป้งขา้ วเหนียวและแป้งข้าวเจ้า

จุดประสงค์ เพอื่ ศกึ ษาสมบตั ิของแป้งท่มี สี ดั ส่วนของอะไมโลสกบั อะไมโลเพกทินแตกต่างกัน

เวลาท่ีใช้ 60 นาที

วัสดแุ ละอปุ กรณ์

รายการ ปริมาณต่อกลุม่

1. แป้งข้าวเหนยี ว 4 ชอ้ นเบอร์ 1 2. แปง้ ขา้ วเจา้ 4 ชอ้ นเบอร์ 1 3. ช้อนตกั สาร เบอร์ 1 4. น�ำ้ 2 อนั 5. บีกเกอรข์ นาด 50 mL 50 mL 6. กระบอกตวงขนาด 50 mL 2 ใบ 7. แทง่ แก้วคนสาร 1 อนั 8. ชดุ ตะเกยี งแอลกอฮอล์ หรือ เตาไฟฟ้า 2 อนั 1 ชดุ

ข้อแนะน�ำ สำ�หรับครู ส่ิงท่ีครคู วรเตรียมลว่ งหนา้ คือ แป้งข้าวเหนยี ว แป้งข้าวเจา้ การน�ำ นำ�้ แปง้ ไปทำ�ให้สกุ ต้อง

ใหม้ กี ารคนตลอดเวลาทใี่ หค้ วามร้อนเพอ่ื ป้องกันการจับตวั เปน็ กอ้ นของแปง้

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วิทยา เลม่ 1 บทที่ 2 | เคมที เี่ ป็นพ้ืนฐานของสิ่งมชี วี ติ 103

ตอนท่ี 1 ผลการทำ�กจิ กรรม

ชนิดของแป้ง ลักษณะของแป้ง ลักษณะแปง้ ทเี่ กาะบนแท่งแก้ว กอ่ นได้รับความรอ้ น หลงั ไดร้ บั ความรอ้ น หลงั ได้รับความรอ้ น

แปง้ ข้าวเหนยี ว

แป้งข้าวเจา้

สรุปผลและอภปิ รายผลการทดลอง แป้งข้าวเหนียวและแป้งข้าวเจ้าจะมีลักษณะที่แตกต่างกัน ซึ่งนำ้�แป้งก่อนได้รับความร้อน

มีลักษณะขุ่น แต่เม่อื ไดร้ บั ความร้อนแล้วจะมีลกั ษณะใสขน้ึ และหนืด โดยสดั ส่วนของอะไมโลส และอะไมโลเพกทินในแป้งมีผลต่อสมบัติของแป้ง โดยท่ัวไปแป้งที่มีอะไมโลสปริมาณสูงเม่ือ ท�ำ ให้สกุ จะดดู ซับนำ้�ไดม้ ากและเกิดการพองตวั ได้มากกว่าเดมิ หลายเทา่

จากนั้นให้นกั เรยี นตอบค�ำ ถามทา้ ยกจิ กรรม

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

104 บทที่ 2 | เคมที เ่ี ป็นพ้ืนฐานของสงิ่ มีชวี ติ ชีววทิ ยา เลม่ 1

เฉลยค�ำ ถามท้ายกิจกรรม จากผลการทดลองแปง้ แตล่ ะชนดิ หลงั ไดร้ บั ความรอ้ นมลี กั ษณะเหมอื นหรอื แตกตา่ งกนั อยา่ งไร นำ้�แป้งเม่ือได้รับความร้อนจะมีลักษณะแตกต่างกันในแป้งแต่ละชนิด คือ แป้งข้าวเหนียว มีลักษณะนุม่ เหนียวและขุ่น แป้งข้าวเจ้ามลี กั ษณะแข็งรว่ น ไมเ่ หนียว จบั ตวั เปน็ กอ้ น

นักเรียนคิดว่าอะไรเป็นสาเหตุทำ�ให้ลักษณะของแป้งก่อนและหลังได้รับความร้อนมี ความแตกต่างกนั

สาเหตุทที่ ำ�ใหล้ กั ษณะของแปง้ กอ่ นและหลงั ไดร้ ับความร้อนมคี วามแตกต่างกนั แปง้ แต่ละ ชนดิ ทม่ี สี ดั สว่ นของปรมิ าณอะไมโลส และอะไมโลเพกทนิ แตกตา่ งกนั ท�ำ ใหแ้ ปง้ มสี มบตั ติ า่ งกนั

ตอนท่ี 2 บทความ

ใหน้ กั เรยี นสบื คน้ ขอ้ มลู เกยี่ วกบั ขนมไทยชนดิ ตา่ ง ๆ เชน่ ขนมเรไร ขนมถว้ ยฟู ขนมบวั ลอย

ขนมดว้ ง ขนมต้ม ขนมปลากรมิ ไข่เต่า เพอ่ื อภปิ รายในประเด็นตา่ ง ๆ ดงั น้ี

1. แปง้ แต่ละชนดิ ท่มี ีปริมาณอะไมโลสแตกตา่ งกนั ท�ำ ให้ขนมมลี ักษณะแตกต่างกนั อย่างไร 2. ระบุถึงความสัมพันธ์ระหว่างลักษณะของขนมที่ปรากฏกับแป้งท่ีใช้เป็นวัตถุดิบ เช่น

ขนมทับทิมกรอบทำ�มาจากแป้งมันสำ�ปะหลังมีลักษณะเหนียวและใส ขนมบัวลอย ท�ำ มาจากแปง้ ขา้ วเหนยี วมลี กั ษณะเหนยี วนมุ่ ขนมส�ำ ปนั นที �ำ มาจากแปง้ ขา้ วเจา้ มลี กั ษณะ แข็งรว่ น ไม่จบั ตัวเป็นก้อน

ช่อื ขนม ลักษณะขนม ชือ่ ขนม ลักษณะขนม

ขนมบวั ลอย ขนมถว่ั แปบ แป้งขา้ วเหนียว แป้งข้าวเหนยี ว

ขนมครก ขนมลอดช่อง แปง้ ข้าวเจา้ แปง้ ข้าวเจ้า

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววทิ ยา เล่ม 1 บทที่ 2 | เคมีทีเ่ ปน็ พนื้ ฐานของส่งิ มีชีวติ 105

ชอ่ื ขนม ลกั ษณะขนม ชอื่ ขนม ลักษณะขนม

ขนมส�ำ ปนั นี ขนมเปียกปนู แป้งข้าวเจ้า แปง้ ขา้ วเจา้

ขนมทบั ทมิ กรอบ ขนมลอดชอ่ ง แปง้ มนั ส�ำ ปะหลงั สงิ คโปร์ แปง้ มนั สำ�ปะหลัง

ครูควรให้ความรู้เพ่ิมเติมว่า แป้งจากพืชแต่ละชนิดมีสัดส่วนของปริมาณอะไมโลส และ อะไมโลเพกทนิ แตกตา่ งกนั ท�ำ ใหแ้ ปง้ มสี มบตั ติ า่ งกนั เชน่ ขา้ วพนั ธท์ุ มี่ อี ะไมโลสสงู เมอ่ื หงุ ตม้ สกุ จะเหนียวน้อยกว่า หรือร่วนและแข็งกว่าข้าวที่มีอะไมโลสตำ่� ข้าวเจ้ามีอะไมโลสประมาณ รอ้ ยละ 7-33 ส�ำ หรบั ขา้ วหอมมะลจิ ะมอี ะไมโลเพกทนิ สงู กวา่ ขา้ วเจา้ ทว่ั ๆ ไป จงึ ท�ำ ใหข้ า้ วหอม มะลิมลี ักษณะนุ่มและเหนยี ว

จากน้ันตอบค�ำ ถามในหนงั สือเรยี น ซงึ่ มีแนวการตอบดงั น้ี

ข้าวเจ้าและข้าวเหนียวที่ทำ�ให้สุกมีลักษณะท่ีแตกต่างกันอย่างไร และสมบัติใดที่แสดงให้ เห็นวา่ มปี รมิ าณอะไมโลสและอะไมโลเพกทินแตกต่างกัน

ข้าวเจ้าท่ีทำ�ให้สุกจะมีการพองตัวหรือดูดซับน้ำ�สูง ร่วน แข็งไม่เหนียว สีขาวขุ่น ส่วนข้าวเหนียวที่ทำ�ให้สุกจะมีการพองตัวหรือดูดซับนำ้�น้อย ติดกันเป็นก้อน และมี ความเหนียวนุ่ม มีความใสเป็นมันวาว โดยทั่วไปข้าวที่มีอะไมโลสปริมาณสูงเม่ือทำ�ให้สุก จะดูดซับน�ำ้ ไดม้ ากและเกดิ การพองตวั ได้มากกวา่ เดิมหลายเทา่

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

106 บทที่ 2 | เคมที ่เี ปน็ พ้ืนฐานของสง่ิ มีชีวติ ชีววทิ ยา เลม่ 1

ครใู ห้นกั เรยี นสบื คน้ ข้อมูลเก่ียวกบั ไกลโคเจน พบในเซลล์ตับและกลา้ มเนือ้ ของสตั ว์ เซลลูโลส เป็นองค์ประกอบของผนังเซลล์พืช ร่างกายของมนุษย์ไม่สามารถย่อยสลายเซลลูโลสได้ แต่การ รบั ประทานเซลลโู ลสมปี ระโยชน์ คอื ท�ำ ใหเ้ ปน็ กากอาหารในล�ำ ไสใ้ หญ่ ชว่ ยใหก้ ารขบั ถา่ ยเปน็ ไปไดง้ า่ ยขน้ึ

ครูควรใหน้ กั เรยี นสรุปหน้าทีส่ ำ�คญั ของคาร์โบไฮเดรต ไดแ้ ก่ 1. เป็นแหล่งของพลงั งานในเซลล์ เชน่ กลูโคส 2. เป็นอาหารสะสมของพืชและสตั ว์ เชน่ แปง้ และไกลโคเจน 3. เปน็ สว่ นประกอบของผนงั เซลล์ เช่น เซลลโู ลส เพปทโิ ดไกลแคน

2.3.2 โปรตนี ครทู บทวนความรเู้ ดมิ ของนกั เรยี นโดยใหย้ กตวั อยา่ งอาหารทม่ี สี ารอาหารประเภทโปรตนี หรอื

ภาพของเด็กท่ีขาดโปรตีน แล้วถามนักเรียนว่าโปรตีนสำ�คัญต่อร่างกายอย่างไร นักเรียนควรใช้ ประสบการณเ์ ดิมของตนในการตอบ จากน้ันให้นกั เรยี นสังเกตโครงสรา้ งของกรดแอมโิ นจากรปู 2.22 แล้วถามคำ�ถามเพิ่มเตมิ ดังน้ี

จากโครงสร้างของกรดแอมโิ นมธี าตุใดเป็นองคป์ ระกอบบ้าง สตู รโครงสร้างทว่ั ไปของกรดแอมิโนเปน็ อย่างไร

นักเรียนควรสรุปไดว้ ่า โปรตีนประกอบด้วยหนว่ ยย่อย ๆ ทเี่ รียกว่า กรดแอมโิ น โดยกรดแอมโิ น ประกอบด้วยธาตุหลัก คือ คาร์บอน ไฮโดรเจน ออกซิเจน และไนโตรเจน โปรตีนบางชนิดประกอบ ด้วยอะตอมของธาตุอ่ืน เช่น กำ�มะถันพบในกรดแอมิโนซิสเทอีน ฟอสฟอรัสและเหล็กเป็นธาตุท่ีถูก เติมหลังจากโปรตนี สังเคราะห์เสร็จแล้ว

แล้วให้นกั เรียนรว่ มกนั เขียนแผนภาพเพือ่ สรปุ การเชอ่ื มตอ่ กันของกรดแอมโิ นเปน็ ไดเพปไทด์ ไตรเพปไทด์ และพอลิเพปไทด์ซ่ึงเกิดจากการสร้างพันธะเพปไทด์เช่ือมต่อหมู่คาร์บอกซิลของ โมเลกลุ แรกกบั หมแู่ อมโิ นของโมเลกลุ ถดั มา ในการสรา้ งพนั ธะเพปไทดแ์ ตล่ ะพนั ธะจะมกี ารปลดปลอ่ ย โมเลกุลของนำ้�ออกมา 1 โมเลกุล

จากน้ันให้นักเรียนตอบค�ำ ถามในหนงั สอื เรยี น ดงั นี้

เพปไทดท์ ป่ี ระกอบดว้ ยกรดแอมโิ น 4 ชนดิ ชนดิ ละ 1 หนว่ ย จะสามารถมสี ายเพปไทดท์ มี่ ลี �ำ ดบั กรดแอมิโนทแี่ ตกต่างกันได้กแ่ี บบ

24 แบบ ซึง่ อาจเขยี นเป็นแผนภาพได้ ดังนี้

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววิทยา เล่ม 1 บทที่ 2 | เคมีทเ่ี ป็นพืน้ ฐานของสง่ิ มีชวี ติ 107

B C D ABCD D C ABDC

A C B D ACBD D B ACDB

D B C ADBC C B ADCB

A C D BACD D C BADC

B C A D BCAD D A BCDA

D A C BDAC C A BDCA

A B D CABD D B CADB

C B A D CBAD D A CBDA

D A B CDAB B A CDBA

A B C DABC C B DACB

D B A C DBAC C A DBCA

C A B DCAB B A DCBA

เนื่องจากมีกรดแอมิโนอยู่ 4 ชนิด ดังน้ันกรดแอมิโนสามารถที่จะจัดเรียงในตำ�แหน่งท่ี 1 ของ สายเพปไทด์ได้ 4 วิธี (กรดแอมิโน 4 ชนิด) ในตำ�แหน่งท่ี 2 สามารถท่ีจะจัดเรียงได้ 3 วิธี (ชนิดของ กรดแอมโิ นไมซ่ �ำ้ กบั ตำ�แหนง่ ท่ี 1) ในต�ำ แหนง่ ท่ี 3 สามารถท่ีจะจัดเรยี งได้ 2 วธิ ี (ชนดิ ของกรดแอมิโน ไม่ซำ้�กับตำ�แหน่งท่ี 1 และ 2) ตำ�แหน่งท่ี 4 สามารถจัดเรียงได้ 1 วิธี (ชนิดของกรดแอมิโนไม่ซ้ำ�กับ ตำ�แหน่งท่ี 1 2 และ 3) ดังนัน้ 1 สายของเพปไทด์ทป่ี ระกอบด้วยกรดแอมโิ น 4 ชนดิ จะมีลำ�ดับของ กรดแอมโิ นท่แี ตกต่างกนั คือ 4 × 3 × 2 × 1 = 24 ชนิด

หรอื สรปุ เป็นสูตรไดด้ งั นี้

สตู ร n! (อา่ นวา่ n factorial) ในท่นี ้ี n คอื จำ�นวนชนดิ ของกรดแอมโิ น ซึ่งเทา่ กับ 4 แทนค่าสูตร 4! = 4 × 3 × 2 × 1 = 24

ครอู าจใหน้ กั เรยี นเลน่ เกมตอ่ ลกู ปดั หลาย ๆ แบบ แทนการสรา้ งสายเพปไทด์ โดยใหล้ กู ปดั แตล่ ะสี แทนกรดแอมโิ นแต่ละชนิด และให้นกั เรยี นแข่งขันกัน จะทำ�ใหน้ ักเรยี นสนุกกบั การเรียน

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

108 บทท่ี 2 | เคมีท่เี ป็นพ้ืนฐานของส่งิ มีชีวติ ชวี วทิ ยา เล่ม 1

ครใู หน้ กั เรยี นศกึ ษารปู 2.23 เพอื่ สรปุ ใหไ้ ดว้ า่ โปรตนี สว่ นใหญท่ สี่ ามารถท�ำ หนา้ ทไี่ ดใ้ นสง่ิ มชี วี ติ เป็นสายพอลิเพปไทด์ท่ีเกิดการพับม้วนเป็นโครงสร้างท่ีมีลักษณะ 3 มิติ ซึ่งเหมาะสมกับการทำ�งาน โดยสามารถแบง่ โครงสรา้ งโปรตนี ออกเปน็ 4 ระดบั คอื โครงสรา้ งปฐมภมู ิ โครงสรา้ งทตุ ยิ ภมู ิ โครงสรา้ ง ตติยภูมิ และโครงสรา้ งจตุรภมู ิ

ให้นักเรียนสบื คน้ ขอ้ มลู เกย่ี วกับบทบาทและหนา้ ทขี่ องโปรตนี ซง่ึ ควรเป็นดงั น้ี 1. ช่วยในการเจริญเตบิ โต 2. ช่วยในการลำ�เลียงสาร 3. ท�ำ หนา้ ท่เี ปน็ เอนไซม์เรง่ ปฏกิ ิริยาเคมใี นเซลล์ของส่ิงมชี ีวิต 4. เป็นโครงสร้างของเซลล์ เยอ่ื ห้มุ เซลล์ เปน็ องคป์ ระกอบของโครโมโซม 5. เป็นภมู คิ ุ้มกันของร่างกาย 6. เปน็ ฮอร์โมน 7. ช่วยในการเคล่ือนท่ี เช่น แอกทิน ไมโอซนิ 8. บทบาทอ่นื ๆ เช่น เปน็ พิษงู พิษแมงมุม พษิ ตะขาบ

2.3.3 ลพิ ิด บทความ

ครทู บทวนความรเู้ ดมิ โดยใหน้ กั เรยี นยกตวั อยา่ งอาหารทเี่ ปน็ แหลง่ ของสารอาหารประเภทลพิ ดิ

และใหน้ กั เรยี นศกึ ษาภาพโครงสรา้ งของลพิ ดิ แลว้ รว่ มกนั อภปิ รายเกย่ี วกบั ธาตทุ เ่ี ปน็ องคป์ ระกอบหลกั

ครูให้นักเรียนสืบค้นข้อมูลเก่ียวกับโครงสร้างของลิพิด กรดไขมันอ่ิมตัว กรดไขมันไม่อิ่มตัว

ไตรกลีเซอไรด์ กรดไขมนั ทจ่ี �ำ เป็นและกรดไขมนั ทไ่ี มจ่ �ำ เปน็ และความส�ำ คัญของลิพดิ ทมี่ ีตอ่ สงิ่ มีชวี ติ

แลว้ น�ำ มาอภปิ ราย เพอ่ื ใหไ้ ดข้ อ้ สรปุ วา่ ลพิ ดิ ประกอบดว้ ยธาตคุ ารบ์ อน ไฮโดรเจน และออกซเิ จน เปน็

องคป์ ระกอบหลกั นอกจากนล้ี พิ ดิ บางชนดิ ยงั มธี าตไุ นโตรเจนและฟอสฟอรสั เปน็ องคป์ ระกอบ ลพิ ดิ มี

โครงสร้างพ้ืนฐานทางเคมีท่ีหลากหลาย โดยกลุ่มของลิพิดท่ีสำ�คัญซึ่งพบในสิ่งมีชีวิต เช่น กรดไขมัน

ไตรกลเี ซอไรด์ ฟอสโฟลิพดิ สเตอรอยด์

จากนั้นให้นักเรียนศึกษารูป 2.24 เพื่อสรุปให้ได้ว่า กรดไขมัน เป็นสายไฮโดรคาร์บอนท่ีมี

หมู่คาร์บอกซิลเป็นหมู่ฟังก์ชันอยู่ที่ปลายด้านหนึ่ง โดยกรดไขมันแต่ละชนิดมีจำ�นวนคาร์บอน

ที่แตกต่างกันทำ�ให้มีสมบัติต่างกัน กรดไขมันอ่ิมตัวมีคาร์บอนทุกอะตอมเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเดี่ยว

สว่ นกรดไขมนั ไมอ่ ิม่ ตัวมบี างพนั ธะระหวา่ งอะตอมของคาร์บอนเป็นพันธะคู่

ครูและนักเรียนร่วมกันสรุปเกี่ยวกับโครงสร้างของไตรกลีเซอร์ไรด์และฟอสโฟลิพิด ดังนี้ ชนิด

ของไตรกลีเซอไรด์ขึ้นอยู่กับชนิดและโครงสร้างของกรดไขมันซ่ึงอาจจะเป็นกรดไขมันอ่ิมตัวหรือ

กรดไขมันไม่อิ่มตัวท่ีเหมือนหรือต่างกันก็ได้ ส่วนฟอสโฟลิพิดมีโครงสร้างประกอบด้วยกลีเซอรอล

1 โมเลกุล เชอ่ื มตอ่ กบั กรดไขมนั 2 โมเลกุล หมฟู่ อสเฟต 1 หมู่ และหมู่ R

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วทิ ยา เลม่ 1 บทที่ 2 | เคมที ีเ่ ปน็ พืน้ ฐานของสงิ่ มชี ีวติ 109

ครใู หน้ กั เรยี นศกึ ษารปู 2.28 เปรยี บเทยี บกบั รปู 2.29 เพอ่ื สรปุ ใหไ้ ดว้ า่ สเตอรอยดม์ หี ลายชนดิ ขึ้นอยู่กับหมู่ R และหมู่ฟังก์ชันอื่น ๆ ที่มาเชื่อมต่อกับวงคาร์บอนของสูตรโครงสร้างท่ัวไปของ สเตอรอยด์ การสังเคราะห์สเตอรอยด์ชนิดอ่ืน ๆ เช่น เอสโทรเจน โพรเจสเตอโรน เทสโทสเตอโรน คอรท์ ซิ อล มีคอเลสเตอรอลเปน็ สารตั้งต้น

ครคู วรให้ความร้เู พม่ิ เติม ดังน้ี การบรโิ ภคอาหารทขี่ าดกรดไขมนั ทจ่ี �ำ เปน็ จะท�ำ ใหเ้ กดิ ความผดิ ปกตขิ นึ้ ได้ เชน่ การอกั เสบของ ผวิ หนัง จ�ำ นวนเพลตเลตลดต�ำ่ ลง ตดิ เชอ้ื ได้งา่ ย บาดแผลหายชา้ เส้นผมหยาบ การเจริญเติบโตหยดุ ชะงัก เป็นตน้ ในน�้ำ มนั จากปลาทะเลบางชนดิ มกี รดไขมนั ไมอ่ มิ่ ตวั 2 ชนดิ คอื EPA (eicosapentaenoic acid) และ DHA (docosahexaenoic acid) ซง่ึ สามารถลดระดับไตรกลีเซอไรด์และลดระดับคอเลสเตอรอล ในลโิ พโปรตนี ชนดิ LDL (low density lipoprotein) ในเลือดได้ ครใู หน้ กั เรยี นสบื คน้ ขอ้ มลู และอภปิ รายรว่ มกนั เกยี่ วกบั ปรมิ าณกรดไขมนั อม่ิ ตวั และกรดไขมนั ไม่อ่ิมตัวในนำ้�มันชนิดต่าง ๆ ท่ีใช้ประกอบอาหาร และอาจใช้คำ�ถามเพ่ิมเติมที่เชื่อมโยงกับ ชีวิตประจำ�วัน ดังนี้

เหตใุ ดน้�ำ มนั พืชบางชนดิ เมอ่ื นำ�ไปแชใ่ นตเู้ ยน็ จงึ ไม่แขง็ ตวั นำ้�มันท่ีประกอบด้วยกรดไขมันไม่อิ่มตัว จุดหลอมเหลวจะต่ำ�เนื่องจากการมีพันธะคู่ใน โครงสร้างของกรดไขมันจะทำ�ให้มีการงอของโครงสร้าง การจัดเรียงตัวจึงไม่เป็นระเบียบ ถ้าพันธะคู่มากก็ยิ่งท�ำ ให้จุดหลอมเหลวตำ�่ ลงมากขึน้ สว่ นใหญแ่ ลว้ กรดไขมนั ไมอ่ ่มิ ตวั จะมี จุดหลอมเหลวประมาณ -49 ถึง -0.5 องศาเซลเซียส ซึ่งต่ำ�กว่าอุณหภูมิในตู้เย็นจึงไม่ แข็งตัว สำ�หรับกรดไขมันอ่ิมตัวส่วนใหญ่มีจุดหลอมเหลวประมาณ 44-48 องศาเซลเซียส ซง่ึ สงู กว่าอุณหภูมิในตู้เย็นจึงแข็งตัว

2.3.4 กรดนวิ คลิอิก

ครูทบทวนความรูเ้ ดมิ ของนกั เรียนโดยใช้ค�ำ ถาม ดงั น้ี

ลกั ษณะของสง่ิ มชี ีวิตถกู ควบคมุ ด้วยสารใดภายในเซลล์ สารพันธกุ รรม

สารพนั ธกุ รรมคอื สารประกอบคาร์บอนชนดิ ใด มกี ช่ี นดิ อะไรบา้ ง สารพันธกุ รรมเปน็ กรดนวิ คลอิ กิ มี 2 ชนิด คอื DNA และ RNA

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

110 บทท่ี 2 | เคมีท่เี ป็นพ้ืนฐานของสงิ่ มีชวี ติ ชีววิทยา เล่ม 1

ครอู าจกระตนุ้ ใหน้ กั เรยี นสนใจโครงสรา้ งของกรดนวิ คลอิ กิ โดยการน�ำ แบบจ�ำ ลองหรอื ภาพของ DNA มาให้นักเรียนศึกษา เพื่อให้สังเกตลักษณะของโมเลกุลและส่วนที่เป็นหน่วยย่อยแต่ละหน่วย หรือ นิวคลโี อไทด์วา่ ประกอบด้วยส่วนย่อยอีกกส่ี ว่ น อะไรบา้ ง จากนนั้ จงึ ใหร้ ู้จกั ชอ่ื ของสว่ นย่อยเหลา่ นั้น ซึ่งได้แก่ น้ำ�ตาลที่มีคาร์บอน 5 อะตอม เบสที่มีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบ และหมู่ฟอสเฟต ให้นักเรียนสังเกตสัญลักษณ์ท่ีใช้แทนเบสว่ามีกี่แบบ เพื่อให้นักเรียนสามารถสรุปได้ว่า มีเบส 4 ชนิด อยูใ่ นโมเลกลุ ของ DNA

ครใู หน้ ักเรยี นศกึ ษารูป 2.32 เพอื่ ให้สรุปได้วา่ โมเลกุลของ DNA ประกอบดว้ ยนวิ คลโี อไทด์ที่ ตอ่ กนั เปน็ สายยาวดว้ ยพนั ธะฟอสโฟไดเอสเทอร์ เรยี กแตล่ ะสายวา่ พอลนิ วิ คลโี อไทดซ์ งึ่ เปน็ พอลเิ มอร์

สายพอลินิวคลโี อไทด์มีปลายด้านหนึง่ เรยี กวา่ ปลาย 5′ และอกี ด้านหนง่ึ เรียกวา่ ปลาย 3′ นักเรียนศกึ ษารปู 2.33 เพอ่ื สรุปได้ว่าโมเลกลุ ของ DNA ประกอบด้วยพอลนิ วิ คลโี อไทด์ 2 สาย บิดเป็นเกลียวคล้ายบันไดเวียนขวา โดยเบสอะดีนีนจับกับเบสไทมีน และเบสไซโทซีนจับกับ เบสกวานนี จากนน้ั ครูใหน้ ักเรียนสังเกตโครงสรา้ งของ RNA จากรปู 2.32 แลว้ ใช้ค�ำ ถามเพิ่มเตมิ ดงั นี้

โครงสรา้ งของ RNA มลี กั ษณะเหมอื นหรือแตกตา่ งจากโมเลกลุ ของ DNA อยา่ งไร นักเรียนควรสรุปไดว้ ่า โมเลกลุ ของ RNA ประกอบด้วยพอลนิ ิวคลโี อไทด์เพียง 1 สาย โดย มเี บส 4 ชนดิ คือ ไซโทซีน กวานนี อะดีนนี และยูราซิล นอกจากนยี้ ังประกอบด้วยน�้ำ ตาล ไรโบส ซึ่งคารบ์ อนต�ำ แหนง่ ท่ี 2 มหี มไู่ ฮดรอกซิล

ในหวั ขอ้ นอี้ าจยงั ไมต่ อ้ งใหค้ วามรเู้ กย่ี วกบั รายละเอยี ดของโครงสรา้ ง ชนดิ และหนา้ ทขี่ อง DNA และ RNA เพราะจะไดศ้ ึกษาในเน้ือหาเร่ืองพนั ธศุ าสตร์

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววิทยา เล่ม 1 บทที่ 2 | เคมีที่เปน็ พนื้ ฐานของสงิ่ มีชีวิต 111

แนวการวดั และประเมินผล

ดา้ นความรู้ - ตัวอย่างกลุ่มคาร์โบไฮเดรตที่พบในธรรมชาติ และความสำ�คัญของคาร์โบไฮเดรตท่ีมีต่อ

สง่ิ มีชีวติ จากการสบื คน้ ขอ้ มลู และการอภปิ รายรว่ มกัน - โครงสร้าง และความส�ำ คัญของคารโ์ บไฮเดรตทีม่ ตี อ่ สิง่ มีชวี ติ จากการท�ำ แบบทดสอบ - ความสัมพนั ธข์ องกรดแอมโิ น การเกดิ พอลเิ พปไทด์ และโปรตีนจากการเขยี นแผนภาพ - โครงสร้าง และความสำ�คญั ของโปรตนี ที่มีต่อสง่ิ มชี วี ติ จากการท�ำ แบบทดสอบ - ตัวอย่างของลิพิดเช่น กรดไขมัน ไตรกลีเซอไรด์ ฟอสโฟลิพิด สเตอรอยด์ จากแบบฝึกหัด

หรอื แบบทดสอบ - ความส�ำ คัญของลิพดิ ท่ีมตี อ่ ส่งิ มชี ีวติ จากแบบฝึกหัดหรือแบบทดสอบ - โครงสร้างของกรดนิวคลิอิกชนิดต่างๆ และความสำ�คัญของกรดนิวคลิอิกท่ีมีต่อส่ิงมีชีวิต

จากการทำ�แบบฝกึ หดั หรอื แบบทดสอบ - ความส�ำ คญั ของ DNA และ RNA ทม่ี ตี อ่ สงิ่ มชี วี ติ จากการสบื คน้ ขอ้ มลู และการตอบค�ำ ถาม

ด้านทักษะ - การสังเกตและการลงความเห็นจากข้อมูล จากการสังเกตและเปรียบเทียบภาพโครงสร้าง

ทางเคมี - การสอ่ื สารสารสนเทศและการรเู้ ท่าทนั สอื่ จากการสบื คน้ ข้อมลู และการนำ�เสนอ - ความร่วมมือ การทำ�งานเป็นทีมและภาวะผู้นำ� จากการสังเกตพฤติกรรมในการแบ่งกลุ่ม

เพือ่ สืบค้นข้อมลู และการอภปิ รายรว่ มกนั

ดา้ นจิตวิทยาศาสตร์ - การใชว้ จิ ารณญาณ จากการสงั เกตพฤตกิ รรมในการสบื คน้ ขอ้ มลู น�ำ เสนอ และการอภปิ ราย

รว่ มกัน - ความซื่อสัตย์ จากการเก็บรวบรวมหลักฐาน การสังเกต ทดลอง สืบค้นข้อมูล ไม่แอบอ้าง

ผลงานของผู้อนื่ มาเป็นของตน ยอมรบั งานของผู้อืน่ อย่างเปิดเผย - ความรอบคอบ จากการวิเคราะห์ข้อมูลหรอื อธิบายในขอบเขตของหลักฐานที่ปรากฏ

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

112 บทที่ 2 | เคมีทเี่ ป็นพืน้ ฐานของส่ิงมชี วี ิต ชีววิทยา เล่ม 1

2.4 ปฏกิ ริ ยิ าเคมีในเซลลข์ องส่ิงมีชีวิต

จุดประสงค์การเรียนรู้ 1. อธิบายและเปรียบเทียบปฏิกิริยาดูดพลังงานและปฏิกิริยาคายพลังงานท่ีเกิดขึ้นในเซลล์ ของส่งิ มีชีวิต 2. อธบิ ายความส�ำ คญั ของการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าควบคกู่ นั ระหวา่ งปฏกิ ริ ยิ าดดู พลงั งานและปฏกิ ริ ยิ า คายพลงั งานในส่ิงมีชวี ิต 3. อธิบายกลไกการทำ�งานของเอนไซม์ในการเร่งปฏิกิริยาเคมีในส่ิงมีชีวิต และการยับยั้ง การท�ำ งานของเอนไซม์ 4. ระบุปัจจัยที่มีผลต่อการทำ�งานของเอนไซม์ และอธิบายผลของปัจจัยนั้น ๆ ท่ีมีต่อ ประสิทธภิ าพในการท�ำ งานของเอนไซม์ 5. อธบิ ายความหมายและประเภทของเมแทบอลซิ มึ

แนวการจดั การเรียนรู้ ครอู าจน�ำ เขา้ สบู่ ทเรยี นโดยใชต้ วั อยา่ งกจิ กรรมในชวี ติ ประจ�ำ วนั เชน่ การเดนิ การออกก�ำ ลงั กาย

หรือแม้กระท่ังการคิด หรืออาจยกตัวอย่างกิจกรรมของสิ่งมีชีวิตอ่ืนดังเช่นรูป 2.34 ในหนังสือเรียน แลว้ ใหน้ กั เรยี นอภปิ รายเพอ่ื น�ำ เขา้ สกู่ ารเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเคมภี ายในเซลลข์ ณะกจิ กรรมตา่ ง ๆ ขา้ งตน้ ก�ำ ลงั ดำ�เนินอยู่ โดยอาจใชค้ �ำ ถาม ดงั นี้

ในขณะทำ�กจิ กรรมตา่ ง ๆ จะเกิดอะไรข้ึนภายในเซลล์

นกั เรยี นอาจตอบค�ำ ถามไดห้ ลากหลายตามประสบการณ์ ซง่ึ ครคู วรน�ำ เขา้ สปู่ ระเดน็ ทเี่ กย่ี วขอ้ ง กบั สารภายในเซลลด์ งั ทเ่ี รยี นรมู้ าขา้ งตน้ เชน่ ขาทขี่ ยบั ขณะก�ำ ลงั เดนิ มาจากการท�ำ งานของกลา้ มเนอ้ื ท่ีมีการหดตัวเพ่ือให้เกิดแรงและทำ�ให้เกิดการเคล่ือนท่ี การหดตัวนี้ต้องการพลังงานซึ่งภายในเซลล์ กลา้ มเนอ้ื จะตอ้ งล�ำ เลยี งสารทต่ี อ้ งการซง่ึ เกบ็ สะสมไวบ้ รเิ วณอน่ื มาทเ่ี ซลลก์ ลา้ มเนอื้ เพอื่ น�ำ มาสลายให้ ไดพ้ ลังงานโดยผา่ นปฏิกริ ยิ าเคมหี ลายขั้นตอน เป็นต้น ดังนน้ั สารในเซลลจ์ ะมีทั้งท่ีถูกน�ำ ไปสลายเพื่อ ใหไ้ ดพ้ ลงั งานและถกู น�ำ ไปเปน็ สารตงั้ ตน้ ในการสรา้ งสารอน่ื และยงั ตอ้ งมกี ารล�ำ เลยี งสารไปยงั บรเิ วณ ต่าง ๆ ภายในเซลล์ รวมท้ังผ่านเข้าและออกจากเซลล์ด้วย การยกตัวอย่างน้ีเพ่ือเช่ือมโยงให้เห็น ภาพรวมของปฏิกริ ยิ าเคมีในเซลลข์ องสง่ิ มีชีวิตทีม่ ีจำ�นวนมากมาย โดยครอู าจแสดงตวั อย่างภาพรวม ของปฏิกิริยาเคมีต่าง ๆ ที่เกิดข้ึนภายในส่ิงมีชีวิต หรือครูอาจแสดงภาพจากการค้นแหล่งเรียนรู้อื่น ๆ ซง่ึ อาจใชค้ ำ�ค้นวา่ “biochemical pathway” “metabolic pathway” “วิถเี มแทบอลซิ ึม”

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วิทยา เล่ม 1 บทที่ 2 | เคมที เี่ ปน็ พ้นื ฐานของส่ิงมชี ีวติ 113

ครูควรทบทวนความรู้เดิมของนักเรียนเกี่ยวกับการเกิดปฏิกิริยาเคมี โดยอาจยกตัวอย่าง สถานการณ์เพ่ือให้นักเรียนร่วมกันอภิปรายว่าเหตุการณ์ต่อไปนี้มีปฏิกิริยาเคมีเกิดข้ึนหรือไม่ มีข้อสังเกตอยา่ งไร เชน่

น�ำ้ แขง็ ที่วางไวท้ ี่อณุ หภูมหิ อ้ งเร่ิมละลาย (หลอมเหลว) กล้วยสกุ ที่วางไว้ 3 วัน เปลอื กเริ่มมีสดี �ำ น้�ำ ตาลก้อนท่ีละลายในกาแฟ ผงฟูท�ำ ให้ขนมเคก้ ขนึ้ ฟู ไมข้ ดี ไฟลกุ ไหม้

จากการอภิปราย นักเรียนควรอธิบายได้ว่าการเกิดปฏิกิริยาเคมีเป็นการเปลี่ยนแปลงทางเคมี ของสารทำ�ใหเ้ กิดสารใหมท่ ี่มสี มบัตแิ ตกต่างไปจากสารเดิม ซงึ่ อาจสงั เกตการเกิดปฏกิ ิรยิ าไดจ้ ากการ เปลย่ี นแปลงของสหี รอื กลนิ่ ทต่ี า่ งไปจากสารเดมิ การมฟี องแกส๊ หรอื ตะกอนเกดิ ขนึ้ หรอื มกี ารเพม่ิ หรอื ลดของอณุ หภูมิ

2.4.1 พลงั งานกบั การเกดิ ปฏกิ ิริยาเคมี ครูเชอ่ื มโยงเข้าสเู่ ร่อื งพลังงานกบั การเกิดปฏิกิริยา อาจยกตวั อยา่ งปฏกิ ริ ิยาตา่ ง ๆ โดยเริ่มจาก

ตวั อยา่ งปฏิกิริยาเคมีในสภาพแวดลอ้ มภายนอกกอ่ นเพราะจะทำ�ให้นักเรยี นเข้าใจได้ง่าย เช่น - ปฏิกิริยาการแยกนำ้�โดยใช้พลังงานไฟฟ้า โดยโมเลกุลของนำ้�ที่ถูกแยกจะให้โมเลกุลของ แกส๊ ไฮโดรเจนและแก๊สออกซเิ จน ซงึ่ นกั เรยี นได้เคยทดลองในช้นั มธั ยมศกึ ษาตอนตน้ - ปฏกิ ริ ยิ าการเกดิ น�้ำ โดยเมอื่ ใหป้ ระกายไฟหรอื ความรอ้ นแกโ่ มเลกลุ ของแกส๊ ไฮโดรเจนและ แก๊สออกซิเจน จะรวมตัวกันเกิดนำ้�ขึ้น พร้อมท้ังเกิดการระเบิดข้ึนด้วย โดยอาจใช้ภาพ ตวั อยา่ งในบทเรียน หรอื แสดงวีดิทัศน์ซ่ึงหาไดจ้ ากแหลง่ เรยี นรอู้ อนไลน์ตา่ ง ๆ

จากตวั อยา่ งปฏกิ ริ ยิ าการแยกน�้ำ และการเกดิ น�้ำ ขา้ งตน้ ครอู าจใชค้ �ำ ถามเพม่ิ เตมิ เพอื่ ใหน้ กั เรยี น สงั เกตและอภปิ รายว่ามพี ลงั งานเกี่ยวขอ้ งหรือไม่ อยา่ งไร

หลังจากอภิปรายจากตัวอย่างท่ีครูให้นักเรียนศึกษาข้างต้น นักเรียนควรสรุปได้ว่าพลังงาน เก่ียวข้องกับการเกิดปฏิกิริยา ซึ่งมีทั้งปฏิกิริยาท่ีดูดพลังงานและปฏิกิริยาที่คายพลังงาน จากน้ันครู อธบิ ายเพม่ิ เตมิ เกยี่ วกบั พลงั งานเคมซี งึ่ เปน็ พลงั งานศกั ยท์ แ่ี ฝงอยใู่ นโครงสรา้ งของสาร และใชร้ ปู 2.36 ในหนงั สอื เรยี นประกอบการอภปิ รายเพอ่ื ใหน้ กั เรยี นเปรยี บเทยี บพลงั งานของสารตง้ั ตน้ และพลงั งาน

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

114 บทที่ 2 | เคมที ี่เป็นพ้นื ฐานของสง่ิ มีชีวติ ชีววิทยา เลม่ 1

ของสารผลติ ภณั ฑ์ และบอกความหมายของปฏกิ ริ ยิ าดดู พลงั งานและปฏกิ ริ ยิ าคายพลงั งานได้ จากนน้ั เพ่อื นำ�เข้าสกู่ ารอภิปรายเกย่ี วกับพลังงานกระต้นุ ครูอาจตั้งค�ำ ถาม ดังนี้

จากรูป 2.36 นกั เรยี นคดิ วา่ ในการเกิดปฏิกิรยิ าทง้ั ทเ่ี ปน็ ปฏิกิรยิ าดดู พลังงานและปฏกิ ริ ยิ า คายพลังงานมแี นวโน้มที่จะเกิดขึ้นได้เองหรือไม่

ปฏกิ ิรยิ าดดู พลงั งานและปฏิกริ ิยาคายพลงั งานท่นี ักเรยี นรู้จักมีปฏิกริ ยิ าใดบ้าง ปฏกิ ริ ยิ าการเกดิ น�้ำ หรอื ปฏกิ ริ ยิ าการเผาไหมเ้ ชอื้ เพลงิ ของเครอื่ งยนต์ ซงึ่ ตา่ งเปน็ ปฏกิ ริ ยิ า

คายพลงั งาน จะเกดิ ปฏกิ ิรยิ าข้ึนไดเ้ ม่ืออยใู่ นสภาวะแบบใด และคิดวา่ เพราะเหตใุ ด

จากการอภิปรายข้างต้น นักเรียนอาจมีคำ�ตอบท่ีหลากหลายตามประสบการณ์ของแต่ละคน โดยครูให้นักเรียนศึกษาจากรูป 2.37 ในหนังสือเรียนและอภิปรายร่วมกับนักเรียนเก่ียวกับการเกิด ปฏกิ ริ ยิ านน้ั เกย่ี วขอ้ งกบั การสลายพนั ธะของสารตง้ั ตน้ ซง่ึ ตอ้ งใชพ้ ลงั งาน และเมอ่ื สรา้ งพนั ธะใหมข่ อง สารผลิตภัณฑ์จะมีพลังงานท่ีถูกคายออกมา จากนั้นครูอธิบายเพิ่มเติมเก่ียวกับพลังงานกระตุ้นของ ปฏกิ ริ ยิ าวา่ คอื พลงั งานเรมิ่ ตน้ ทสี่ ารตง้ั ตน้ ตอ้ งการเพอื่ ใชใ้ นการสลายพนั ธะ ซงึ่ ระหวา่ งการสลายพนั ธะ ของสารตั้งต้นและสร้างพันธะของสารผลิตภัณฑ์ สารตั้งต้นจะอยู่ในสภาวะที่มีโครงสร้างระหว่าง สารต้ังต้นและสารผลิตภัณฑ์ (transition state) ซึ่งสารดังกล่าวนี้อยู่ในสภาวะที่ไม่เสถียรและมี พลังงานสูงมาก และสารนี้พร้อมท่ีจะสลายและเกิดเป็นสารผลิตภัณฑ์ที่มีความเสถียรมากข้ึนและ มพี ลงั งานตำ่�ลงดงั รูป

transition state

สารตง้ั ต้นพลังงาน พ ัลงงานกระตุ้น พลังงาน ทคี่ ายออกมา

สารผลิตภณั ฑ์ การดำ�เนนิ ไปของปฏกิ ิรยิ า

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วิทยา เลม่ 1 บทท่ี 2 | เคมีทเ่ี ป็นพน้ื ฐานของสิ่งมชี ีวิต 115

จากน้ันครูเชื่อมโยงเข้าสู่ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตว่ามีหลักการเช่นเดียวกับปฏิกิริยาท่ี กล่าวมาข้างตน้ คือ มีทงั้ ปฏกิ ริ ยิ าดดู พลังงานและปฏกิ ิรยิ าคายพลังงาน และใชร้ ูป 2.38 เพื่ออธิบาย เพ่ิมเติมเก่ียวกับลักษณะการเกิดปฏิกิริยาเคมีในส่ิงมีชีวิตว่าจะเกิดแบบปฏิกิริยาควบคู่กันระหว่าง ปฏิกิริยาดูดพลังงานและปฏิกิริยาคายพลังงาน แล้วให้นักเรียนทำ�คำ�ถามตรวจสอบความเข้าใจใน หนังสือเรยี น

ตรวจสอบความเขา้ ใจ ศึกษาปฏิกิริยาเคมขี า้ งล่างน้ี แล้วตอบคำ�ถาม

A C A C

A I พลังงาน II BA พลงั งาน II I พลังงาน CD B พลงั งาน CD

B D B D

III IV V III IV V

พลังงาน พลังงาน พลังงาน พลังงาน พลังงาน พลงั งาน

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

116 บทท่ี 2 | เคมีที่เป็นพื้นฐานของสง่ิ มีชีวิต ชีววทิ ยา เล่ม 1

1. จากปฏิกิรยิ าท่ี I และ II สารใดเปน็ สารต้ังต้น สารใดเป็นสารผลติ ภัณฑ์ ปฏกิ ิริยาท่ี I AB เปน็ สารตั้งตน้ ส่วน A และ B เป็นสารผลติ ภณั ฑ์ ในขณะท่ปี ฏิกิริยาที่ II C และ D เป็นสารตั้งต้น ส่วน CD เป็นสารผลติ ภณั ฑ์

2. จากปฏิกิรยิ าที่ I พลงั งานของ AB จะมากหรอื นอ้ ยกวา่ พลังงานรวมของ A และ B พลงั งานของ AB มากกว่าพลงั งานรวมของ A และ B

3. จากปฏกิ ริ ิยาที่ II พลังงานของ CD จะมากหรือน้อยกว่าพลังงานรวมของ C และ D พลงั งานของ CD มากกว่าพลังงานรวมของ C และ D

4. จากปฏิกิริยาเคมีข้างต้น ปฏิกิริยาใดเป็นปฏิกิริยาคายพลังงาน และปฏิกิริยาเคมีใดเป็น ปฏิกิรยิ าดูดพลังงาน

ปฏิกิริยา I III และ V เป็นปฏิกิริยาคายพลังงาน ส่วน ปฏิกิริยา II และ IV เป็น ปฏิกิรยิ าดดู พลังงาน

5. จากปฏิกริ ิยาที่ III IV และ V สรุปได้ว่าอย่างไร สรุปได้ว่าปฏิกิริยาเคมีมีหลายข้ันตอน โดยสารที่เป็นผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาหนึ่งอาจเป็น สารตง้ั ต้นของปฏกิ ิรยิ าตอ่ ไป

ปฏกิ ิริยาท่ีต้องใชพ้ ลังงานเกิดข้ึนไดอ้ ย่างไรภายในเซลลข์ องสิ่งมีชีวติ ปฏกิ ริ ยิ าทต่ี อ้ งใชพ้ ลงั งานในเซลลข์ องสงิ่ มชี วี ติ สว่ นใหญจ่ ะเกดิ ขนึ้ ในลกั ษณะปฏกิ ริ ยิ าควบคู่

กันระหว่างปฏิกิริยาดูดพลังงานและปฏิกิริยาคายพลังงาน โดยพลังงานท่ีคายออกมาใน ปฏิกิริยาคายพลังงานจะถูกนำ�มาใช้ในปฏิกิริยาดูดพลังงาน และพลังงานท่ีใช้ในเซลล์ สว่ นใหญ่จะอยใู่ นรูปของ ATP ซึ่งเปน็ สารพลงั งานสูง

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วิทยา เลม่ 1 บทท่ี 2 | เคมที ่ีเปน็ พื้นฐานของส่ิงมชี ีวิต 117

2.4.2 เอนไซม์ ครูให้นักเรียนยกตัวอย่างปฏิกิริยาเคมีต่าง ๆ ที่นักเรียนรู้จัก และอาจให้ตัวอย่างปฏิกิริยา

เพ่ิมเติมเพื่อให้มีท้ังตัวอย่างปฏิกิริยาท่ีเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมภายนอก และปฏิกิริยาท่ีเกิดขึ้นใน ส่ิงมชี ีวติ โดยตัวอยา่ งปฏกิ ิริยาอาจเปน็ ดังน้ี

ปฏกิ ิรยิ าที่เกิดข้นึ ในสภาพแวดลอ้ มภายนอก - การผุกรอ่ น - การเกดิ สนิม - การระเบิดของดินปืน - การเผาไหม้เชอ้ื เพลิง

ปฏิกิรยิ าทเี่ กิดข้นึ ในสิ่งมชี วี ติ - กระบวนการสงั เคราะห์ดว้ ยแสง - กระบวนการย่อยอาหาร - การสลายสารท่อี าจเปน็ อนั ตรายในร่างกาย - กระบวนการสรา้ งสารโมเลกลุ ใหญ่

จากนั้นใหน้ ักเรียนรว่ มกันอภปิ รายว่าปฏิกริ ิยาใดบ้างทเ่ี กดิ ขนึ้ ไดร้ วดเรว็ และปฏกิ ริ ิยาใดบา้ งที่ เกิดข้ึนได้ช้า จากน้ันถามนักเรียนว่า ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในส่ิงมีชีวิตควรเป็นเช่นไร เพราะเหตุใด ซ่ึงคำ�ตอบของนักเรียนอาจมีได้หลากหลาย แต่ควรมีแนวคำ�ตอบว่าการเกิดปฏิกิริยาในสิ่งมีชีวิต ควรเกิดได้อย่างรวดเร็ว มีความจำ�เพาะ (เอนไซม์มีความจำ�เพาะในแต่ละปฏิกิริยา) และควบคุมได้ โดยครูใหน้ กั เรยี นท�ำ กิจกรรม 2.2 เพื่อนำ�เขา้ สเู่ รือ่ งเอนไซมก์ ับการเกดิ ปฏิกิรยิ าเคมีในสงิ่ มีชวี ิต

กิจกรรม 2.2 เอนไซม์จากส่งิ มชี ีวติ 60 นาที

จดุ ประสงค์ 1. บอกได้ว่าเซลล์ของสิง่ มีชวี ติ มเี อนไซม์ 2. ทดลองเพ่ือระบุไดว้ า่ เอนไซม์เป็นตวั เรง่ การเกิดปฏกิ ริ ยิ าเคมี

เวลาทใี่ ช้ (โดยประมาณ)

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

118 บทที่ 2 | เคมีทีเ่ ป็นพ้ืนฐานของสงิ่ มีชีวติ ชีววิทยา เลม่ 1

วสั ดุและอุปกรณ์

รายการ ปรมิ าณต่อกลมุ่ 1 ชดุ 1. ตวั อยา่ งท่นี �ำ มาศึกษา - ช้ินส่วนของพืชที่ห่ันเป็นชิน้ เลก็ ๆ เช่น ยอดคะน้า มันฝรงั่ 1 ขวด - ช้ินส่วนของสตั ว์ที่ห่นั เป็นชน้ิ เลก็ ๆ เชน่ ตบั 1 ขวด - ยสี ต์ ความเข้มขน้ 1 % อยา่ งนอ้ ย 5 หลอด 2. H2O2 ความเขม้ ข้น 3 % 1 อนั 3. สารละลายโพแทสเซยี มไอโอไดด์ (KI) อิ่มตัว 1 อนั 4. หลอดทดลอง 1 อนั 5. ทีว่ างหลอดทดลอง 1 อนั 6. พาสเจอร์ปเิ ปตต์ ขนาด 5 mL 1 อนั 7. หลอดหยดพลาสตกิ 1 อนั 8. ปากคีบ 1 อนั 9. เขยี ง 10. มดี 11. กรรไกร

การเตรยี มล่วงหนา้ 1. ครวู างแผนใหน้ กั เรยี นเตรยี มยสี ต์ ตบั หมสู ด และสว่ นของพชื ชนดิ ตา่ ง ๆ เชน่ เนอื้ ผลไม้ (ฝรง่ั

ชมพู่ แอปเปลิ สาลี่ มะม่วง ยอดผักต่าง ๆ (คะน้า แค กระถิน สะเดา ต�ำ ลึง) มันฝรั่ง แครอท หัวไชเท้า ถ่ัวงอก และ ไม่ควรใช้พืชท่ีมีเมือกและพืชท่ีมีรสเปรี้ยว เพราะอาจมีค่า pH ในขณะทดลองไม่เหมาะสม 2. โดยทั่วไป สารละลาย H2O2 จะสลายเป็นแก๊สออกซิเจนและนำ้�ซึ่งจะเกิดขึ้นอย่างช้า ๆ ดงั นน้ั การเตรยี มหรอื เกบ็ H2O2 ไวน้ าน ๆ จงึ เสื่อมสภาพได้ ควรใช้ H2O2 ทเ่ี ตรยี มใหม่ หรอื อาจซอื้ ได้จากร้านขายยา 3. การเตรียมสารละลาย KI อิ่มตัว ปริมาตร 50 mL สามารถเตรียมได้โดยชั่ง KI 8.3 g แลว้ เตมิ น้ำ�จนมีปริมาตร 50 mL

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วทิ ยา เลม่ 1 บทที่ 2 | เคมีท่เี ปน็ พ้นื ฐานของสง่ิ มีชวี ติ 119

ข้อเสนอแนะสำ�หรับครู 1. ครใู หน้ กั เรยี นพจิ ารณาขอ้ มลู เกยี่ วกบั H2O2 ซง่ึ เปน็ สารทเี่ กดิ ขนึ้ จากปฏกิ ริ ยิ าเคมขี องเซลล์

และเป็นอันตรายต่อเซลล์ ซ่ึงถ้ามีในปริมาณมากและไม่ถูกทำ�ลายโดยทันทีจะทำ�ให้เซลล์ ตายได้ โดยจากการอภปิ รายนกั เรยี นควรจะบอกไดว้ า่ ในสภาวะปกตจิ ะเหน็ วา่ เซลลส์ ามารถ อยูร่ อดได้ ดังนั้นเซลล์จงึ น่าจะมกี ลไกในการควบคมุ การเกิดปฏกิ ริ ิยาเคมีเพือ่ สลาย H2O2 2. ครใู หน้ กั เรยี นสบื คน้ ขอ้ มลู และอภปิ รายรว่ มกนั เกย่ี วกบั ปฏกิ ริ ยิ าเคมใี นเซลลส์ ง่ิ มชี วี ติ ซงึ่ เกดิ ข้นึ ไดโ้ ดยอาศยั เอนไซมเ์ ปน็ ตัวเร่งปฏกิ ิรยิ า 3. ครูควรให้นักเรียนเลือกช้ินส่วนของส่ิงมีชีวิตที่ใช้ในการทดลองตามความสนใจ และควร ซกั ถามว่าเพราะเหตใุ ดจึงเลือกชน้ิ สว่ นของส่ิงมีชวี ติ นั้น ๆ มาทดลอง 4. อภิปรายถึงกระบวนการทดลองว่าหลอดท่ี 1 และ 2 เป็นชุดควบคุม และหลอดที่ 3 เป็น ชดุ ทดลอง เพื่อใชเ้ ปรยี บเทียบกับหลอดที่ 1 และ 2

ผลการทดลอง ผลการทดลองท่ีไดค้ วรเปน็ ดงั ตาราง

หลอดทดลองท่ี การทดลอง ผลการทดลองทสี่ งั เกตได้ 1 2 H2O2 ไม่มีการเปลย่ี นแปลง 3 H2O2 + KI มีฟองแกส๊ เกดิ ข้ึน

H2O2 + ตวั อยา่ งทน่ี �ำ มาศกึ ษา (ดงั รปู ) มฟี องแกส๊ เกดิ ขนึ้

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

120 บทท่ี 2 | เคมที ่เี ปน็ พ้นื ฐานของสิ่งมีชวี ิต ชีววทิ ยา เลม่ 1

ตัวอยา่ งผลการทดลอง

หลอดท่ี 1 2 ยสี ต์ ตบั หมู แครอท

มนั ฝร่ัง ชมพู่ ฝรัง่ คะนา้

สรุปและอภปิ รายผลการทดลอง ใหแ้ ตล่ ะกลุ่มนำ�เสนอผลการทดลอง ข้อสรปุ ท่ีได้จากการทดลอง และอภปิ รายรว่ มกนั ซึง่

จากการอภิปรายนักเรียนควรสรุปได้ว่าสิ่งมีชีวิตมีเอนไซม์ท่ีสามารถทำ�ให้ปฏิกิริยาการสลาย H2O2 เกิดขนึ้ ได้อย่างรวดเรว็

เฉลยค�ำ ถามท้ายกจิ กรรม จากนน้ั ครใู หน้ ักเรยี นตอบค�ำ ถามท้ายกิจกรรม ซ่ึงมีแนวโน้มในการตอบดงั น้ี

ผลการทดลองของหลอดทดลองทง้ั 3 หลอดมคี วามแตกตา่ งกนั อยา่ งไร ให้นักเรียนตอบตามที่นักเรียนสังเกตเห็น ซ่ึงควรได้ผลการทดลองดังตารางข้างต้น คือ

ไม่เกิดฟองแก๊สในหลอดที่ 1 และมฟี องแกส๊ เกิดไดอ้ ย่างรวดเร็วในหลอดท่ี 2 และ 3

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วิทยา เลม่ 1 บทท่ี 2 | เคมีที่เปน็ พ้นื ฐานของสิ่งมีชีวติ 121

เพราะเหตุใดจงึ ตอ้ งมกี ารทดลองหลอดที่ 1 และ 2 การทดลองหลอดที่ 1 และ 2 เปน็ ชุดควบคมุ เพ่ือเปรียบเทียบกบั หลอดท่ี 3 - หลอดท่ี 1 ไม่เกิดฟองแกส๊ ข้ึนเนอ่ื งจากปฏกิ ิรยิ าการสลายตัวของ H2O2 เกิดได้ช้ามาก

เกิดออกซิเจนไดน้ ้อยมาก (negative control) - หลอดท่ี 2 เกิดฟองแกส๊ ปรมิ าณมาก เป็นผลจากการสลายตวั ของ H2O2 อยา่ งรวดเรว็

เมื่อมี KI เป็นตัวเรง่ ปฏิกริ ยิ า (positive control)

ตวั อยา่ งท่นี ำ�มาศกึ ษาให้ผลการทดลองเหมือนกันหรือไม่ อยา่ งไร ใหผ้ ลการทดลองเหมอื นกนั คอื จะมฟี องแกส๊ เกดิ ขนึ้ แตอ่ าจจะมปี รมิ าณฟองแกส๊ แตกตา่ งกนั

จะทดสอบแก๊สออกซิเจนที่เกดิ ขนึ้ ได้อยา่ งไร ทดสอบได้โดยใช้ธูปที่ดับเปลวไฟแล้ว เหลือเฉพาะปลายถ่านแดง ๆ จ่อเข้าไปใน

หลอดทดลอง ถ้าถ่านสแี ดงวาบข้ึน แสดงวา่ เป็นแก๊สออกซิเจน

เขยี นสมการเคมแี สดงปฏกิ ิริยาการสลายของ H2O2 2H2O2 → 2H2O + O2

เพราะเหตใุ ดการสลาย H2O2 ในสภาพแวดลอ้ มภายนอกจึงเกิดขึ้นเองไดช้ า้ มาก เนื่องจากในการเกิดปฏิกิริยาการสลายของ H2O2 น่าจะต้องการพลังงานกระตุ้นสูงมาก

จึงทำ�ใหป้ ฏกิ ริ ิยาเกดิ ขนึ้ เองไดช้ ้ามาก

เพราะเหตุใดช้ินสว่ นของส่ิงมีชวี ิตจงึ ทำ�ให้ปฏกิ ิริยาเกิดไดเ้ รว็ ข้นึ เพราะในเซลล์ของสงิ่ มีชีวติ มีเอนไซม์เป็นตัวเรง่ ปฏิกิริยา

หลงั จากท�ำ กจิ กรรม 2.2 แลว้ ครแู สดงภาพการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเคมี เมอ่ื มเี อนไซมแ์ ละไมม่ เี อนไซม์ ดังรูป 2.39 ในหนังสือเรียน เพ่ือให้นักเรียนเข้าใจบทบาทของเอนไซม์ในการทำ�หน้าที่ลดพลังงาน กระตนุ้ จากนน้ั ใหศ้ กึ ษาเกยี่ วกบั การท�ำ งานของเอนไซมใ์ นการเปลยี่ นสารตงั้ ตน้ เปน็ สารผลติ ภณั ฑ์ โดย ใช้ตัวอย่างการเร่งปฏิกิริยาสลายซูโครสโดยเอนไซม์ซูเครส ดังรูป 2.40 และศึกษาเกี่ยวกับ การเปล่ยี นแปลงรูปร่างของเอนไซม์เมอ่ื จับกับสารตัง้ ต้น ดังรูป 2.41 ในหนังสือเรียน แล้วให้นักเรยี น

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

122 บทที่ 2 | เคมีทีเ่ ปน็ พืน้ ฐานของส่งิ มชี ีวิต ชีววิทยา เล่ม 1

อธบิ ายตามความเขา้ ใจ และใหส้ บื คน้ ขอ้ มลู เพม่ิ เตมิ จากแหลง่ เรยี นรตู้ า่ ง ๆ จากนน้ั ครแู ละนกั เรยี นรว่ ม กันสรปุ เพื่อให้เข้าใจเกย่ี วกับการทำ�งานของเอนไซม์

ครใู หน้ กั เรยี นศกึ ษาเกย่ี วกบั ปรมิ าณของสารตงั้ ตน้ และปรมิ าณของเอนไซมท์ ม่ี ผี ลตอ่ อตั ราการ เกดิ ปฏกิ ริ ยิ าโดยใชร้ ปู 2.42 ในหนงั สอื เรยี น และอาจใหต้ อบค�ำ ถามในกรณศี กึ ษา โดยมแี นวค�ำ ตอบ ดงั นี้

กรณศี ึกษา

โดยปกติ สาร A จะสลายตวั ได้เองอยา่ งชา้ ๆ แตส่ ามารถเรง่ ปฏกิ ริ ยิ าการสลายสาร A ได้โดยใช้ เอนไซม์ ในการทดลองหน่งึ ทศี่ กึ ษาอตั ราการเกดิ ปฏิกริ ิยาการสลายสาร A ในขณะที่มแี ละไมม่ ี เอนไซม์ได้ผลดังกราฟ

P ัอตราการเกิดปฏิ ิก ิรยา Q ข.

ความเขม้ ข้นของสาร A

เสน้ กราฟใดที่แสดงอตั ราการเกิดปฏิกริ ยิ าการสลายสาร A ในขณะทไี่ มม่ เี อนไซม์ เสน้ กราฟ ค

เพราะเหตใุ ดท่ตี ำ�แหน่ง P และ Q อัตราการเกดิ ปฏกิ ิริยาจงึ เรม่ิ คงที่ เพราะทตี่ ำ�แหน่ง P และ Q เป็นตำ�แหนง่ ที่เอนไซม์ทกุ โมเลกลุ จับกบั สาร A ท�ำ ใหอ้ ัตรา

การเกิดปฏิกริ ยิ าจงึ เรม่ิ คงที่

เพราะเหตใุ ดเสน้ กราฟ ก จงึ มีอัตราการเกดิ ปฏกิ ิรยิ าสงู กว่าเสน้ กราฟ ข เส้นกราฟ ก และ ข ต่างเป็นผลการทดลองท่ีแสดงอัตราการเกิดปฏิกิริยาการสลาย

สาร A ในขณะทีม่ เี อนไซม์ แตเ่ ส้นกราฟ ก มีอตั ราการเกดิ ปฏิกิรยิ าสงู กว่าเส้นกราฟ ข เนอ่ื งจากการทดลองของเสน้ กราฟ ก ใชค้ วามเขม้ ขน้ ของเอนไซมส์ งู กวา่ การทดลองของ เสน้ กราฟ ข

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววิทยา เลม่ 1 บทท่ี 2 | เคมที ี่เป็นพ้ืนฐานของส่งิ มีชีวติ 123

จากนนั้ ครอู าจใหน้ กั เรยี นตอบค�ำ ถามในหนงั สอื เรยี น เพอื่ ตรวจสอบความเขา้ ใจของนกั เรยี นท่ี ไดเ้ รยี นรูม้ า ซ่งึ มีแนวค�ำ ตอบ ดงั น้ี

เฉลยตรวจสอบความเข้าใจ

เอนไซมช์ ว่ ยลดพลังงานกระตนุ้ ได้อย่างไร การทำ�งานของเอนไซม์เกิดจากการที่สารตั้งตน้ เข้ามาจับทบี่ ริเวณเร่ง ทำ�ให้มีโครงสร้าง

และสภาวะเหมาะสมที่จะเกิดการเปล่ียนแปลงพันธะเคมีของสารตั้งต้นได้เป็น สารผลติ ภณั ฑ์ ดงั นนั้ การท�ำ งานของเอนไซมจ์ งึ สามารถลดพลงั งานกระตนุ้ ของปฏกิ ริ ยิ า ลงได้

ในขณะเกิดปฏิกิริยาเคมีสารต้ังต้นจะเปล่ียนไปเป็นสารผลิตภัณฑ์ หลังเกิดปฏิกิริยา เอนไซมจ์ ะมกี ารเปลย่ี นแปลงหรือไม่

หลงั เกดิ ปฏกิ ริ ยิ า โครงสรา้ งของเอนไซมไ์ มม่ กี ารเปลย่ี นแปลง และยงั สามารถกลบั มาเรง่ ปฏิกริ ิยาได้ใหม่

หากอัตราการเกิดปฏิกิริยาถึงระดับคงที่ เนื่องจากเอนไซม์ถึงจุดอิ่มตัวแล้วนั้น ในเซลล์ ของสิ่งมชี ีวติ จะมีวิธีใดทีจ่ ะสามารถทำ�ให้อตั ราการเกดิ ปฏิกิริยาเพม่ิ ข้ึนได้

ในกรณีน้ี เอนไซม์เป็นปัจจัยจำ�กัด การที่จะทำ�ให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มข้ึนได้ คือ ต้องเพิ่มปริมาณของเอนไซม์ ซ่ึงในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตน้ันก็มีกลไกในการควบคุม การสังเคราะห์เอนไซม์ โดยหากเซลล์ต้องการให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพ่ิมข้ึน ก็จะมี การควบคุมใหม้ กี ารสังเคราะหเ์ อนไซมเ์ พมิ่ ข้นึ ได้

นอกจากนี้ครูอธิบายเพ่ิมเติมให้นักเรียนเข้าใจเก่ียวกับโคเอนไซม์และโคแฟกเตอร์ ซึ่งมี ความจ�ำ เปน็ ตอ่ การท�ำ งานของเอนไซมบ์ างชนดิ จากรปู 2.43 รวมถงึ การยบั ยงั้ การท�ำ งานของเอนไซม์ บางชนิดด้วยตัวยับย้ังเอนไซม์ โดยครูอาจให้นักเรียนศึกษาการทำ�งานของตัวยับย้ังเอนไซม์จาก รูป 2.44 แล้วให้นักเรียนให้เหตุผลว่าตัวยับย้ังเอนไซม์แต่ละแบบมีผลต่อการทำ�งานของเอนไซม์ อย่างไร เพราะเหตุใดจึงทำ�ให้ไม่เกิดปฏิกิริยาขึ้น แล้วตอบคำ�ถามในหนังสือเรียน ซ่ึงมีแนว ในการตอบ ดังนี้

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

124 บทท่ี 2 | เคมที เ่ี ป็นพ้ืนฐานของส่งิ มชี ีวิต ชวี วิทยา เลม่ 1

สารต้ังต้นและตัวยบั ยง้ั ของเอนไซม์ dihydropteroate synthase และ acetylcholinesterase มโี ครงสรา้ งดงั แสดงในตาราง ตวั ยบั ยงั้ เอนไซมแ์ ตล่ ะชนิด น่าจะเปน็ ตวั ยบั ย้งั เอนไซม์แบบใด

เอนไซม์ สารตง้ั ต้น ตัวยับย้ังเอนไซม์

COOH SO2NH2

dihydropteroate NH2 NH2 synthase ρ-aminobenzoic acid sulfanilamide

O H3C CH3 NH2 H3C O N+ N acetylcholinesterase tacrine

CH3

acetylcholine

จากโครงสร้างของ sulfanilamide จะเหน็ ว่ามีลักษณะคล้ายกบั p-aminobenzoic acid ทีเ่ ป็น สารตงั้ ตน้ ของเอนไซม์ dihydropteroate synthase จงึ เป็นไปได้ว่า sulfanilamide จะแย่งจับ กับบริเวณเร่งของเอนไซม์ จึงจัดว่า sulfanilamide เป็นตัวยับย้ังเอนไซม์แบบแข่งขัน ส่วน tacrine มีโครงสร้างท่ีแตกต่างจาก acetylcholine ที่เป็นสารต้ังต้นของเอนไซม์ acetylcholinesterase ดังนั้น tacrine จึงน่าจะจับกับบริเวณอ่ืนที่ไม่ใช่บริเวณเร่ง จึงจัดว่า tacrine เป็นตัวยับยั้งเอนไซม์แบบไมแ่ ข่งขัน

หลงั จากนกั เรยี นไดเ้ รยี นรเู้ กย่ี วกบั เอนไซมแ์ ละการท�ำ งานของเอนไซมแ์ ลว้ ครอู าจน�ำ เขา้ สเู่ รอื่ ง ปัจจยั ที่มีผลตอ่ ประสิทธิภาพในการทำ�งานของเอนไซม์ โดยอาจยกตวั อยา่ งเก่ยี วกับการถนอมอาหาร โดยใช้ความเยน็ และอาจใหน้ กั เรยี นรว่ มกันอภปิ รายว่า เพราะเหตใุ ดการใชค้ วามเย็นจึงชว่ ยรกั ษา สภาพของผลไม้และอาหารสดได้ ซึ่งควรมีแนวคำ�ตอบว่าเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิซ่ึงอาจมีผลต่อ การยบั ยง้ั การท�ำ งานของเอนไซมท์ ง้ั ในจลุ นิ ทรยี ์ ในผลไม้ และในอาหารสดเหลา่ นน้ั จากนน้ั ใหน้ กั เรยี น ท�ำ กจิ กรรม 2.3 และกิจกรรมเสนอแนะ

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววิทยา เลม่ 1 บทที่ 2 | เคมีท่ีเปน็ พื้นฐานของส่งิ มชี วี ิต 125

กิจกรรม 2.3 ปจั จยั ท่มี ีผลตอ่ ประสิทธภิ าพในการท�ำ งานของเอนไซม์

จุดประสงค์ 1. ระบุปจั จยั ทมี่ ีผลต่อการทำ�งานของเอนไซม์ 2. อธบิ ายผลของปัจจัยนน้ั ๆ ท่ีมตี ่อประสทิ ธิภาพในการท�ำ งานของเอนไซม์

เวลาทีใ่ ช ้ 90 นาที

วสั ดุและอุปกรณ์

รายการ ปริมาณตอ่ กล่มุ

1. ยีสต์ ความเข้มขน้ 1% 1 ขวด 2. น้ำ�กล่นั 1ขวด 3. H2O2 ความเข้มข้น 3% 1 ขวด 4. 1 M HCl ปรมิ าตร 100 mL 1 ขวด 5. 1 M NaOH ปริมาตร 100 mL 1 ขวด 6. เครอ่ื งชัง่ แบบดจิ ิตอล 1 เครื่อง (ตอ่ ห้อง) 7. เทอร์มอมิเตอร์ 1 อนั 8. กระดาษวดั ค่าพีเอช (pH indicator paper) 1 ชดุ 9. หลอดทดลอง (ควรมีเสน้ ผา่ นศูนย์กลางขนาดเดยี วกัน) 15 หลอด 10. ทว่ี างหลอดทดลอง 1 อัน 11. บีกเกอรข์ นาด 250 mL 4 ใบ 12. ปากคีบ 1 อัน 13. พาสเจอร์ปิเปตต์ขนาด 5 mL และ 1 mL 1 อัน 14. หลอดหยดพลาสตกิ 1 อนั 15. แทง่ แก้วคนสาร 1 อนั

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

126 บทที่ 2 | เคมีทเ่ี ป็นพืน้ ฐานของสิง่ มีชวี ิต ชีววทิ ยา เล่ม 1

ขอ้ แนะน�ำ ส�ำ หรบั ครู 1. ครใู หน้ กั เรยี นอภปิ รายขอ้ มลู เกย่ี วกบั คะตะเลสซง่ึ นกั เรยี นไดเ้ คยท�ำ การทดลองมาแลว้ กอ่ น

หน้าน้ีในกิจกรรม 2.2 เพ่ือทบทวนความรู้เดิม ซึ่งในกิจกรรม 2.2 นักเรียนจะสังเกตเห็น ฟองแก๊สเกดิ ขึ้นเมื่อใส่ชน้ิ ส่วนจากเนื้อเยอื่ สัตว์ หรือชน้ิ สว่ นจากเนอื้ เยอื่ พชื หรือยสี ต์ลงใน หลอดทดลองที่มีสารละลาย H2O2 เพราะคะตะเลสในตัวอย่างท่ีนำ�มาศึกษาสามารถเร่ง ปฏิกริ ิยาการสลาย H2O2 เกดิ เป็นแกส๊ ออกซิเจนและนำ้�ได้ 2. ก่อนเร่ิมการทดลอง ครูให้นักเรียนร่วมกันต้ังสมมติฐานเกี่ยวกับอุณหภูมิ และ pH ที่มีผล ต่อการทำ�งานของเอนไซม์ 3. ในกจิ กรรม 2.2 นกั เรยี นไดท้ ดลองโดยใชต้ วั อยา่ งทนี่ �ำ มาศกึ ษาทห่ี ลากหลาย ส�ำ หรบั กจิ กรรม 2.3 ซึ่งจะเป็นการทดลองเก่ียวกับปัจจัยที่มีผลต่อการทำ�งานของเอนไซม์นั้น ครูอาจ เ ชื่ อ ม โ ย ง เ พื่ อ เ ข้ า สู่ ก า ร ท ด ล อ ง โ ด ย ใ ห้ นั ก เ รี ย น อ ภิ ป ร า ย เ ก่ี ย ว กั บ ก า ร เ ลื อ ก ใ ช้ ยี ส ต์ ในการทดลองนี้ ตวั อยา่ งแนวค�ำ ถามอาจเป็นดงั น้ี จากตัวอย่างท่ีนำ�มาศึกษาในกิจกรรม 2.2 นักเรียนคิดว่าควรจะเลือกใช้ตัวอย่างใด

สำ�หรับการทดลองนี้ เพราะเหตใุ ดจงึ เลอื กใช้ยสี ตใ์ นการทดลองน้ี ซึ่งจากการอภิปรายควรมีแนวคำ�ตอบว่าเพราะจากกิจกรรม 2.2 พบว่ายีสต์จะทำ�ให้เกิด ฟองแก๊สขึ้นอย่างรวดเร็ว และเกิดข้ึนเป็นจำ�นวนมาก ซ่ึงจะทำ�ให้ง่ายในการสังเกต ความแตกตา่ งของผลการทดลอง 4. ครอู าจใหน้ กั เรยี นเสนอความคดิ เหน็ เกยี่ วกบั การเตรยี มน�้ำ ทมี่ อี ณุ หภมู ติ า่ ง ๆ ตามทกี่ �ำ หนด ส�ำ หรบั ใชใ้ นการทดลองตอนท่ี 1 โดยวธิ กี ารอาจท�ำ ไดโ้ ดยตม้ น�ำ้ ใหเ้ ดอื ดประมาณ 1,000 mL (อาจตม้ น�ำ้ โดยใชก้ ระตกิ น�้ำ รอ้ น) จากนน้ั ผสมน�ำ้ เดอื ดและน�ำ้ เยน็ ในบกี เกอรข์ นาด 250 mL ใหไ้ ดอ้ ณุ หภูมติ ามชว่ งทต่ี ้องการ โดยควรใหแ้ ตล่ ะบีกเกอร์มนี �้ำ ประมาณ 4/5 ของบีกเกอร์ หรอื มากเพยี งพอเพ่ือให้สามารถรกั ษาอณุ หภมู ขิ องนำ�้ ขณะทดลองได้ 5. สำ�หรบั การเตรียมสารละลายที่มีค่า pH ต่าง ๆ กัน โดยใช้ 1 M HCl และ 1 M NaOH อาจ ให้นกั เรยี นลองตรวจสอบ pH ของสารละลายโดยใช้ pH indicator paper หรอื ในกรณที ่ี ไมส่ ามารถหา pH indicator paper ได้ กอ็ าจใหน้ กั เรยี นอภปิ รายเกยี่ วกบั แนวโนม้ ของ pH ในสารละลายแตล่ ะหลอดทเ่ี ตรยี มไวไ้ ด้ โดยนกั เรยี นควรสรปุ ไดว้ า่ หลอดใดมคี วามเปน็ กรด มาก หลอดใดมีความเปน็ เบสมาก

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววิทยา เล่ม 1 บทที่ 2 | เคมที ี่เป็นพนื้ ฐานของสิง่ มชี ีวิต 127

ตวั อยา่ งการตรวจสอบคา่ pH ของสารละลายโดยใช้ pH indicator paper

6. ครูสามารถเตรียมสารละลายท่ีมีค่า pH ต่าง ๆ ท่ีแตกต่างจากกิจกรรมนี้ ซ่ึงเตรียมจาก

สารละลายที่มีความเขม้ ขน้ เริ่มต้น 1 M HCl และ 1 M NaOH โดยเตรยี มสารละลาย HCl

และ NaOH ท่มี คี วามเขม้ ขน้ เร่ิมตน้ น้อยหรอื มากกวา่ นี้ได้ เช่น 0.5 HCl และ 0.5 NaOH

ซ่งึ ครสู ามารถปรบั ไดต้ ามความเหมาะสม เพ่อื ทดสอบผลของ pH ที่มตี ่อเอนไซม์

7. ครูควรแนะนำ�ให้ใช้หลอดทดลองท่ีมีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดเท่ากันเพ่ือทำ�ให้สารละลาย

H2O2 ในแต่ละหลอดมีความสงู เริม่ ต้นเท่ากัน ท�ำ ใหง้ า่ ยตอ่ การเปรียบเทียบความแตกตา่ ง ของปริมาณฟองแก๊สท่ีเกดิ ข้ึนในแต่ละหลอด

8. ในการทดลองใหน้ กั เรยี นเปรยี บเทยี บปรมิ าณฟองแกส๊ ทเ่ี กดิ ขนึ้ ในแตล่ ะหลอดโดยใชจ้ �ำ นวน

ของเครื่องหมาย + ซงึ่ หลอดทีม่ ปี รมิ าณฟองแก๊สมากท่สี ุดให้ใสจ่ �ำ นวนเคร่อื งหมาย + มาก

ทสี่ ดุ หลอดทมี่ ปี รมิ าณฟองแกส๊ นอ้ ยลงใหใ้ สจ่ �ำ นวนเครอื่ งหมาย + ลดลงตามล�ำ ดบั และใช้

เครอ่ื งหมายลบ - แสดงการไมเ่ กิดฟองแก๊ส โดยใช้ดลุ ยพนิ ิจของนักเรียนเอง

9. ในกรณที มี่ วี สั ดแุ ละอปุ กรณจ์ �ำ กดั เชน่ หลอดทดลองทมี่ ขี นาดเดยี วกนั ครอู าจแบง่ นกั เรยี น

เป็น 4 กลุ่ม โดยให้ 2 กลุ่ม ทำ�การทดลองตอนท่ี 1 และอีก

2 กลุ่ม ทำ�การทดลองตอนที่ 2 แล้วจึงนำ�ผลการทดลองมา

อภปิ รายร่วมกนั

10. ความขนุ่ ของยสี ตอ์ าจท�ำ ใหส้ งั เกตฟองแกส๊ ทเี่ กดิ ขนึ้ ไดไ้ มช่ ดั เจน

ครูอาจให้นักเรียนช่วยกันเสนอวิธีท่ีทำ�ให้เห็นผลการสังเกต

ได้ง่ายขึ้น ซ่ึงวิธีหน่ึงท่ีอาจทำ�ได้โดยใส่น้ำ�มันพืชหลังจากผสม

สารต่าง ๆ แล้ว นำ้�มนั พชื ช่วยให้ฟองแก๊สเคลื่อนท่ีได้ชา้ ลงและ

สามารถเหน็ ฟองแกส๊ ไดช้ ัดเจนขน้ึ ไม่ใส่น�ำ้ มนั ใสน่ ำ�้ มัน

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

128 บทที่ 2 | เคมที เ่ี ปน็ พื้นฐานของสง่ิ มีชีวติ ชีววทิ ยา เลม่ 1

ตัวอย่างผลการทดลอง ตอนท่ี 1 ผลของอุณหภูมติ อ่ การทำ�งานของเอนไซม์

หลอดทดลองที่ อณุ หภูมิ ปริมาณฟองแก๊สทีเ่ กิดขนึ้

1 ตำ�่ กวา่ 10 ºC + 2 อณุ หภูมิห้อง ++ 3 45-60 ºC 4 75-100 ºC ++ -

12 34

ตอนที่ 2 ผลของ pH ตอ่ การทำ�งานของเอนไซม์

หลอดทดลองที่ คา่ pH ของสารละลาย ปริมาณฟองแก๊สที่เกดิ ขน้ึ โดยประมาณ

• 1 ~ 0-1 + 2 ~ 0-1 + 3 ~ 1-2 +++ 4 ~ 6-7 +++ 5 ~ 11 + 6 ~ 12-13 + 7 ~ 14

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววิทยา เล่ม 1 บทท่ี 2 | เคมีท่ีเป็นพ้นื ฐานของสง่ิ มชี วี ิต 129

1 23 4 5 67

สรุปผลการทดลอง ให้แต่ละกลุ่มนำ�เสนอผลการทดลอง และข้อสรุปที่ได้จากการวิเคราะห์ผลการทดลอง ซ่ึง

ควรได้ขอ้ สรุปวา่ อุณหภูมแิ ละ pH มีผลตอ่ ประสทิ ธิภาพในการท�ำ งานของคะตะเลส ดงั นี้

- ผลของอณุ หภมู ติ อ่ การท�ำ งานของเอนไซมค์ ะตะเลสจากยสี ตท์ �ำ งานไดด้ ที อ่ี ณุ หภมู ปิ ระมาณ อณุ หภมู หิ อ้ ง แตเ่ มอ่ื อณุ หภมู สิ งู ขน้ึ เกนิ 60ºC การเรง่ ปฏกิ ริ ยิ าสลาย H2O2 จะเรม่ิ ลดลง และ อาจจะไมส่ ามารถเรง่ ปฏกิ ริ ยิ าไดเ้ ลยเมอ่ื ยสี ตไ์ ดร้ บั ความรอ้ นทอ่ี ณุ หภมู สิ งู มากเกนิ ไป ในขณะ ทเ่ี มอ่ื อณุ ภมู ติ �ำ่ กวา่ 10ºC เอนไซมค์ ะตะเลสจากยสี ตจ์ ะเรง่ ปฏกิ ริ ยิ าสลาย H2O2 ไดล้ ดลง

- ผลของ pH ตอ่ การท�ำ งานของเอนไซมค์ ะตะเลสจากยสี ตท์ �ำ งานไดด้ ใี นชว่ ง pH 6-7 แตเ่ มอื่ pH สูงขึ้น หรอื ตำ่�ลงกวา่ ชว่ งดงั กล่าว การเร่งปฏกิ ิรยิ าสลาย H2O2 จะเริม่ ลดลง

อภิปรายผลการทดลอง ครูอาจให้นักเรียนอภิปรายเก่ียวกับวิธีการทดลองน้ีว่ามีปัจจัยใดบ้าง ท่ีอาจทำ�ให้ผลการ

ทดลองคลาดเคล่ือน และควรแก้ไขอย่างไร ซ่ึงปัจจัยท่ีทำ�ให้ผลการทดลองคลาดเคลื่อนอาจมี ไดด้ ังนี้

- ปริมาณยีสต์ท่ีใส่ลงในแต่ละหลอดทดลองอาจแตกต่างกัน ส่งผลให้เกิดความแตกต่างของ ปริมาณฟองแก๊สท่ีเกิดขึ้นได้ ดังน้ันจึงควรทำ�การทดลองอย่างน้อย 3 ซ้ำ� เพื่อยืนยัน ผลการทดลองทไี่ ด้

- การวัดผลการทดลองเป็นการดูปริมาณฟองแก๊สท่ีเกิดข้ึน ซึ่งเป็นการวัดผลอย่างง่ายด้วย การประมาณด้วยสายตาซ่ึงอาจมีความคลาดเคล่ือนได้ ดังน้ันหากต้องการทราบปริมาณ แกส๊ ทช่ี ดั เจน ควรตอ้ งมกี ารเกบ็ แกส๊ โดยการแทนทนี่ �ำ้ เพอื่ ใหส้ ามารถเหน็ การเปลยี่ นแปลง และบันทกึ ผลเป็นคา่ ตัวเลขท่ีสามารถนำ�มาเปรยี บเทยี บกนั ไดอ้ ยา่ งชดั เจน

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

130 บทที่ 2 | เคมที ี่เปน็ พืน้ ฐานของส่งิ มชี วี ติ ชวี วทิ ยา เล่ม 1

หลงั จากท�ำ กิจกรรม 2.3 แลว้ ครอู าจใช้ค�ำ ถามว่า เพราะเหตุใดเอนไซม์คะตะเลสจงึ ไม่สามารถ ทำ�งานได้เม่ือมีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ หรือค่า pH เพ่ือให้นักเรียนสืบค้นข้อมูลและอภิปราย รว่ มกนั ซงึ่ นกั เรยี นควรไดข้ อ้ สรปุ วา่ เอนไซมแ์ ตล่ ะชนดิ จะท�ำ งานไดด้ ที ช่ี ว่ งอณุ หภมู ิ และ pH ทเ่ี หมาะสม หนึ่ง ๆ โดยหากเพิ่มอุณหภูมิจนสูงเกินกว่าอุณหภูมิที่เหมาะสมจะทำ�ให้เอนไซม์เสียสภาพ หรือหาก ทำ�ให้เอนไซม์อยู่ในสภาพที่ pH ไม่เหมาะสม จะทำ�ให้ประจุของกรดแอมิโนของเอนไซม์ หรือ แรงยดึ เหนย่ี วภายในโครงสรา้ งของเอนไซมเ์ ปลยี่ นแปลงไป และสง่ ผลตอ่ โครงสรา้ งและสภาวะภายใน บริเวณเร่งของเอนไซม์ การทำ�งานของเอนไซม์จึงลดลง

จากน้ันครูให้นักเรียนตอบคำ�ถามท้ายกิจกรรม 2.3 และอาจให้ทำ�กิจกรรมเสนอแนะ เร่ือง ตัวอยา่ งการนำ�เอนไซม์ไปใช้ประโยชน์

เฉลยค�ำ ถามทา้ ยกจิ กรรม

ในการทดลองตอนท่ี 1 และ ตอนที่ 2 ตวั แปรตน้ ตัวแปรตาม และตัวแปรควบคุม คอื อะไร ตัวแปรต้น คือ อุณหภูมิ และ pH ตัวแปรตาม คือ ปริมาณฟองแก๊สท่ีเกิดข้ึน และตัวแปร

ควบคมุ คือ ปรมิ าณของยีสต์ ขนาดของหลอดทดลอง และปรมิ าณสารละลาย H2O2

หากตอ้ งการใหผ้ ลการทดลองจากการทดลองตอนที่ 1 และ 2 นนี้ า่ เชอ่ื ถอื ยง่ิ ขนึ้ จะมวี ธิ กี าร อย่างไร

คำ�ตอบอาจมไี ดห้ ลายค�ำ ตอบ เช่น - ควบคมุ ความสะอาดของอุปกรณท์ ใี่ ชท้ ดลองทุกชนดิ ไมใ่ หม้ ีการปนเปื้อน - ควรจะท�ำ การทดลองชดุ ละ 3 ซ้ำ� เพือ่ ป้องกนั ความคลาดเคล่อื น - ควรมีการเก็บแก๊สโดยการแทนที่นำ้� เพื่อจะได้ปริมาณแก๊สที่ชัดเจนการทดลองจะ

ไดม้ ีความนา่ เช่ือถือในทางวทิ ยาศาสตรม์ ากยิ่งขน้ึ

จากการทดลอง คะตะเลสจะท�ำ งานได้ดใี นชว่ งอุณหภูมแิ ละ pH เทา่ ใด จากการทดลองคะตะเลสสามารถทำ�งานได้ดีในช่วงอุณหภูมิห้อง และในช่วงประมาณ

pH 6-7

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววทิ ยา เลม่ 1 บทท่ี 2 | เคมีท่เี ปน็ พนื้ ฐานของสิง่ มีชีวติ 131

จากการทดลองอณุ หภมู ิ และ pH มผี ลตอ่ การท�ำ งานของเอนไซมค์ ะตะเลสของยสี ตอ์ ยา่ งไร จากการทดลองเอนไซม์คะตะเลสที่ได้จากยีสต์จะทำ�งานได้ดีในช่วงอุณหภูมิประมาณ

อณุ ภมู หิ ้อง และ pH ประมาณ 6-7 หากลดหรือเพมิ่ อุณหภูมิ หรอื ทำ�ให้ pH เปลี่ยนแปลง จะท�ำ ใหค้ วามสามารถในการท�ำ งานของคะตะเลสคอ่ ย ๆ ลดลง และอาจไมส่ ามารถท�ำ งาน ได้เลยเมอ่ื อุณหภมู ิตำ�่ หรอื สูงจนเกินไป หรือมี pH ท่ตี �่ำ หรือสูงจนเกนิ ไป

กจิ กรรมเสนอแนะ ตวั อย่างการนำ�เอนไซม์มาใช้ประโยชน์

จดุ ประสงค์ 1. สืบคน้ ข้อมลู และอธิบายเกยี่ วกับการน�ำ เอนไซม์ไปใชใ้ นอตุ สาหกรรมผงซักฟอก 2. สืบคน้ ขอ้ มลู และยกตวั อย่างการน�ำ เอนไซมไ์ ปใชใ้ นด้านอนื่ ๆ

แนวการจัดกิจกรรม 1. ครูให้นักเรียนศึกษาข้อมูลเกี่ยวกับผงซักฟอกชีวภาพจากรูปในกิจกรรม และแบ่งกลุ่มเพื่อ

สืบค้นข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับผงซักฟอกที่มีเอนไซม์เป็นส่วนประกอบ จากน้ันให้นักเรียน อภปิ รายเกยี่ วกบั การใชเ้ อนไซม์ในผงซกั ฟอกในประเด็นต่าง ๆ ดงั น้ี

เอนไซม์ในผงซักฟอกช่วยกำ�จัดคราบสกปรกต่าง ๆ ไดอ้ ย่างไร ในผงซักฟอกข้างต้นประกอบไปด้วยโปรตีเอสและลิเพสซึ่งเป็นเอนไซม์ท่ีสามารถ

ย่อยสลายคราบสกปรกจำ�พวกโปรตีนและไขมันให้มีขนาดเล็กลงได้ตามลำ�ดับ และ ทำ�ให้งา่ ยทีจ่ ะกระจายตัวไปกับน้ำ�เมื่อถกู ชะลา้ ง

เพราะเหตุใดในการใช้ผงซักฟอกชนิดน้ีจึงมีคำ�แนะนำ�ว่าควรหลีกเล่ียงการใช้นำ้�ร้อน และควรใช้ทอ่ี ณุ หภมู ติ ่ำ�กว่า 40ºC ในการซักผา้

เพราะเอนไซม์ในผงซักฟอกข้างต้นนี้จะทำ�งานได้ดีท่ีอุณหภูมิต่ำ�กว่า 40ºC และหาก ใช้น�้ำ ร้อนที่อณุ หภูมสิ ูงในการซักผา้ อาจส่งผลใหเ้ อนไซมเ์ สยี สภาพได้

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

132 บทท่ี 2 | เคมที ่เี ปน็ พนื้ ฐานของส่ิงมชี วี ติ ชวี วิทยา เล่ม 1

เพราะเหตุใดจึงไม่ควรใช้ผงซกั ฟอกนี้ในการซักเสอ้ื ผ้าทที่ �ำ มาจากผา้ ไหม เพราะผ้าไหมทำ�มาจากเส้นไหมที่เป็นเส้นใยโปรตีนธรรมชาติ ซึ่งสามารถถูกย่อยได้

ดว้ ยโปรตเี อส ดงั นน้ั หากใชผ้ งซกั ฟอกทม่ี เี อนไซมน์ ใ้ี นการซกั เสอื้ ผา้ ทที่ �ำ มาจากผา้ ไหม อาจทำ�ใหเ้ ส้อื ผา้ เสยี หายได้

2. ครูให้นักเรียนอภิปรายถึงประโยชน์ของการนำ�เอนไซม์ไปใช้ในอุตสาหกรรม โดยการ อภิปรายของนักเรียนอาจมีได้หลากหลาย ซึ่งอาจสรุปในแนวทางว่าการใช้เอนไซม์มี ความจำ�เพาะต่อสารต้ังต้นทำ�ให้ได้สารผลิตภัณฑ์ตามท่ีต้องการ และการเกิดปฏิกิริยาจะ เป็นสภาวะท่ีไมร่ ุนแรง ทำ�ให้เปน็ มติ รกับสงิ่ แวดลอ้ ม จากนั้นครอู าจให้ไปสืบค้นข้อมูลและ นำ�เสนอเก่ียวกับตัวอย่างการนำ�เอนไซม์ไปใช้ในอุตสาหกรรมอ่ืน ๆ เช่น อาหารและ เคร่ืองดม่ื ยา เคร่อื งนุ่งหม่ สง่ิ ทอ เย่ือกระดาษ เชื้อเพลงิ เป็นตน้

2.4.3 เมแทบอลิซมึ ครูให้นกั เรยี นร่วมกันอภปิ รายโดยอาจใชค้ �ำ ถามดงั นี้

นักเรียนคดิ ว่าสงิ่ มีชีวติ มวี ิธกี ารในการได้พลังงานเพอื่ ใช้ในกิจกรรมตา่ ง ๆ อย่างไรบา้ ง สง่ิ มีชีวิตตอ้ งการพลงั งานเพ่ือใช้ในกิจกรรมใดของเซลลบ์ ้าง

จากการอภิปรายนกั เรียนควรสรปุ เกีย่ วกับการได้มาซง่ึ พลังงานในสง่ิ มีชีวิตต่าง ๆ โดยอาจแบ่ง กลุ่มของสงิ่ มชี วี ิตได้เปน็ กลุ่มที่สร้างอาหารเองได้ และกล่มุ ท่สี ร้างอาหารเองไมไ่ ด้ ซึ่งพลังงานทีไ่ ด้จาก ปฏกิ ริ ยิ าการสลายสารอาหารจะถกู นำ�มาใช้ในกิจกรรมตา่ ง ๆ ภายในเซลล์ เชน่ การสร้างสารอนิ ทรยี ์ การลำ�เลียงสารบางประเภท เป็นต้น จากน้ันครูให้นิยามของคำ�ว่าเมแทบอลิซึม แคแทบอลิซึม และ แอแนบอลิซึม โดยใช้รูป 2.48 และอาจให้นักเรียนยกตัวอย่างแคแทบอลิซึม และแอแนบอลิซึม ซึ่ง ปฏิกริ ิยาทีน่ ักเรียนยกตัวอย่างอาจเปน็ ดงั นี้

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววิทยา เล่ม 1 บทท่ี 2 | เคมที ีเ่ ป็นพื้นฐานของส่ิงมีชีวติ 133

ตัวอยา่ งแคแทบอลซิ มึ ตวั อย่างแอแนบอลซิ ึม การสลายพอลแิ ซก็ คาไรด์ การสังเคราะหแ์ ป้งและไกลโคเจน

การสลายโปรตีน การสงั เคราะหโ์ ปรตนี การสลายลิพดิ การสังเคราะห์ลิพิด การสลายกรดนิวคลิอิก การสังเคราะห์ DNA และ RNA

จากนัน้ ครอู าจใช้รูป 2.49 และ 2.50 เพ่อื อธบิ ายเพิ่มเตมิ ว่าปฏิกิรยิ าเคมใี นสง่ิ มีชวี ติ สว่ นใหญ่ จะเกดิ แบบวถิ เี มแทบอลซิ มึ และมกี ลไกทคี่ อยควบคมุ วถิ เี มแทบอลซิ มึ ตา่ ง ๆ ในสงิ่ มชี วี ติ และใหน้ กั เรยี น ตอบค�ำ ถามในหนังสือเรยี น ซ่งึ มีแนวในการตอบดงั น้ี

รูปแบบการยับย้ังดังแสดงในรปู 2.50 สง่ ผลดตี ่อเซลล์อยา่ งไร การยับยั้งแบบย้อนกลับทำ�ให้เซลล์ไม่สร้างหรือสลายสารต่าง ๆ อย่างสิ้นเปลืองและเกิน

ความจ�ำ เป็นของเซลล์ในขณะนน้ั

จากน้ันครูอธิบายเก่ียวกับการใช้ตัวยับย้ังเอนไซม์ในการศึกษาลำ�ดับของปฏิกิริยาเคมีในวิถี เมแทบอลซิ ึม และใหน้ ักเรียนตอบคำ�ถามในกรณีศกึ ษา ซึง่ มแี นวในการตอบดังนี้

กรณศี ึกษา

สมมติให้วิถีเมแทบอลิซึมหน่ึงมี 3 ขั้นตอน โดยมีเอนไซม์ E1 E2 และ E3 เกี่ยวข้องใน วิถเี มแทบอลซิ ิมน้ี มสี าร A เป็นสารตั้งตน้ มสี าร B และ C เกิดข้ึนระหว่างวิถเี มแทบอลิซมึ และ มสี าร D เปน็ สารผลติ ภณั ฑส์ ุดท้าย

เมอื่ ท�ำ การทดลองเพอื่ หาล�ำ ดบั ของปฏกิ ริ ยิ าตา่ ง ๆ ในวถิ เี มแทบอลซิ มึ น้ี ไดเ้ ตมิ ตวั ยบั ยง้ั เอนไซม์ แต่ละชนิด ได้ผลการทดลองดังแสดงในกราฟดา้ นล่างนี้

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

134 บทท่ี 2 | เคมที ี่เป็นพนื้ ฐานของส่งิ มีชีวิต ชวี วิทยา เล่ม 1

กอ่ นเตมิ ตวั ยบั ยง้ั เอนไซม์ หลงั เติมตัวยับยง้ั เอนไซม์ E1 หลังเติมตัวยบั ย้งั เอนไซม์ E2 หลังเติมตวั ยับย้งั เอนไซม์ E3

ชีวะม.4มีอะไรบ้าง

ชีวะ ม.4 เทอม 1.

ธรรมชาติของสิ่งมีชีวิต.

การศึกษาชีววิทยา.

เคมีที่เป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต.

เซลล์ของสิ่งมีชีวิต.

ระบบย่อยอาหารและการสลายสารอาหารเพื่อให้ได้พลังงาน.

ขั้นตอนในการศึกษาชีววิทยามีอะไรบ้าง

การศึกษาชีววิทยา.

ชีววิทยา (Biology).

Scientific Method..

1. การสังเกต.

2. การตั้งปัญหา.

3. การตั้งสมมติฐาน.

6. การสรุปผล.

4. การตรวจสอบสมมุติฐาน.

ชีววิทยา ม.ปลาย มีเรื่องอะไรบ้าง

เนื้อหาชีววิทยา ม. ปลาย (สายวิทย์).

บทเรียนเรื่อง ธรรมชาติของสิ่งมีชีวิต ... .

บทเรียนเรื่อง เซลล์ของสิ่งมีชีวิต ... .

บทเรียนเรื่อง ระบบย่อยอาหารและการสลายสารอาหารระดับเซลล์ ... .

บทเรียนเรื่อง การสืบพันธุ์และการเจริญเติบโตของสัตว์ ... .

บทเรียนเรื่อง การรักษาดุลยภาพในร่างกาย ... .

บทเรียนเรื่อง ระบบประสาทและอวัยวะรับความรู้สึก.

ความรู้ทางชีววิทยามีอะไรบ้าง

ตัวอย่างรายวิชาที่สำคัญ.

สัตววิทยา-พฤกษศาสตร์-จุลชีววิทยา.

นิเวศวิทยา-ความหลากหลายทางชีวภาพ และการอนุรักษ์.

เทคโนโลยีชีวภาพและความปลอดภัยทางชีวภาพ.

ชีววิทยาของเซลล์และชีววิทยาระดับโมเลกุล.

พันธุศาสตร์และวิวัฒนาการ.

เทคนิคเฉพาะทางทางชีววิทยา เช่น การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช.