ติว !! "OnLiNe" วิชาสามัญ ก่อนสอบกสพท.

ลำดับตอนที่ #1 : Bio ❤ Study Biology

 

ความหมายของชีววิทยา

เป็นวิทยาศาสตร์แขนงหนึ่งที่ศึกษาเกี่ยวกับ ‘ข้อเท็จจริงของสิ่งมีชีวิต’ รวมทั้งแนวความคิดของมนุษย์ที่มีต่อสิ่งมีชีวิต ความรู้ทางชีววิทยาเป็นสิ่งสำคัญในการเข้าใจถึงการดำรงชีพของเผ่าพันธุ์มนุษย์ และสิ่งมีชีวิตต่างๆ ตลอดจนช่วยในการปรับปรุงชีวิตความเป็นอยู่ของมนุษย์ให้มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น

องค์ประกอบของชีววิทยา

มี 2 ส่วน คือ Process (กระบวนการ) และ Knowledge (ความรู้)

 
 

1. Process: กระบวนการทางชีววิทยาประกอบด้วยขั้นตอนตามลำดับวิธีการ ดังนี้

-         Problem (การตั้งปัญหา)

 
เนื่องจากการตั้งปัญหาที่ดีและมีความชัดเจนย่อมนำไปสู่การแก้ปัญหาได้

การตั้งปัญหาที่ดีต้องเป็นปัญหาที่เป็นไปได้ มีคุณค่าต่อการค้นคว้าหาคำตอบ และสามารถวางแนวทางในการพิสูจน์เพื่อหาคำตอบได้ ส่วนปัญหาที่เลื่อนลอยและยากต่อการพิสูจน์หาความจริงนั้น เป็นปัญหาที่ไม่ดีและไม่มีคุณค่าทางวิทยาศาสตร์

            การตั้งปัญหายังต้องยึดข้อเท็จจริงที่รวบรวมมาได้จากการสังเกตหรือการค้นคว้าจากแหล่งต่างๆ เราจะตั้งปัญหานอกเหนือข้อเท็จจริงไม่ได้โดยเด็ดขาด

**ข้อเท็จจริงส่วนใหญ่จะได้จากการสังเกต (Observation) ซึ่งเป็นคุณสมบัติพื้นฐานที่สำคัญมากของนักวิทยาศาสตร์

สรุปขั้นตอนที่จะนำไปสู่การตั้งปัญหา

การสังเกตการละเอียดรอบคอบ
 
ข้อเท็จจริง
 
การหาความสัมพันธ์ระหว่างข้อเท็จจริง
 
การตั้งปัญหา

-         Creative hypothesis (การตั้งสมมติฐาน)

เป็นการพยายามหาคำตอบ อาจเกิดจากการคาดคะเนหรือสมมติขึ้นมา ซึ่งอาจเป็นจริงหรือไม่เป็นจริงก็ได้

ในการตั้งสมมติฐาน ต้องยึดปัญหาเป็นหลักโดยตรง และให้สมมติฐานนั้นอยู่ในขอบเขตของข้อเท็จจริงที่รวบรวมมาได้เท่านั้น แต่ถ้าจะให้ดี...ควรมีหลายๆ ข้อ เพื่อจะได้มองเห็นแนวทางของคำตอบได้หลากหลายยิ่งขึ้น

-         Testing the hypothesis (การตรวจสอบสมมติฐาน)

นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่มักใช้วิธี การทดลอง สำรวจ หรือค้นคว้าเพิ่มเติมจากผลงานวิจัยที่มีผู้ทำการศึกษามาก่อนหน้า หรือใช้ทั้งสามอย่างประกอบกันเพื่อประเมินดูว่า สมมติฐานที่ตั้งไว้นั้นเป็นจริงได้หรือไม่เพียงใด

ซึ่ง Experiment (การทดลอง) เป็นวิธีที่นิยมใช้กันมากที่สุด โดยในการทดลองจะต้องแบ่งออกเป็น 2 ชุด

-             ชุดควบคุม (ไม่ได้รับตัวแปรอิสระ)

-             ชุดทดลอง (ได้รับตัวแปรอิสระ)

            Variable (ตัวแปร) มี 3 ชนิด

-             ตัวแปรอิสระ (ตัวแปรที่เราต้องการศึกษา)

-             ตัวแปรตาม (ตัวแปรที่เป็นผลของตัวแปรอิสระ)

-             ตัวแปรคงที่  (ตัวแปรอื่นๆ ที่มีผลต่อการทดลอง แต่เราไม่ต้องการศึกษา ต้องควบคุมให้คงที่ตลอดการทดลอง)

เช่นเราต้องการศึกษาเรื่อง “ชนิดของดินมีอิทธิพลต่อการเจริญเติบโตของต้นกุหลาบหรือไม่”

ตัวแปรอิสระจึงเป็น ชนิดของดิน

ตัวแปรตามคือ อัตราการเจริญเติบโตของต้นกุหลาบ

ตัวแปรคงที่คือ อุณหภูมิ แสงสว่าง ปริมาณน้ำ ชนิดของต้นกุหลาบ ขนาดที่ใช้ในการปลูก ปริมาณสารอาหาร (ปุ๋ย) ฯลฯ

-         Collecting data and analysis data (การวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้จากการทดลองเพื่อหาข้อสรุป)

เป็นขั้นตอนการนำข้อมูลต่างๆ ที่ได้จากการทดลองมาทำการวิเคราะห์หาความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูล  รวมทั้งการอธิบายความหมายเพื่อนำไปสู่การสรุปผล

การทดลอง
 
ข้อมูล
 

การวิเคราะห์ข้อมูล

หาความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูล

และอธิบายความหมายของข้อมูล
 

สรุปผล

2. Knowledge: สิ่งที่ได้จากการกระทำในกระบวนการ ซึ่งปรากฏในรูปลักษณ์ต่างๆ กัน

-         Fact (ข้อเท็จจริง)

สิ่งที่ได้จากการสังเกตโดยตรง ซึ่งการบันทึกข้อเท็จจริงที่ได้ จะต้องบันทึกเฉพาะส่วนที่สังเกตเห็นโดยตรงเท่านั้น ห้ามนำความคิดเห็นของเราเพิ่มเติมลงไป เพราะจะทำให้ข้อเท็จจริงที่ได้ผิดเพี้ยนไป

-         Data (ข้อมูล)

ข้อเท็จจริงที่ได้จากการทดลองที่ผ่านการจัดรวบรวมไว้อย่างมีระบบ

-         Conclusion (ข้อสรุป)

การลงความเห็นขั้นสุดท้าย

-         Hypothesis (สมมติฐาน)

คำตอบชั่วคราวหรือคำตอบที่อาจจะเป็นไปได้

-         Theory (ทฤษฎี)

สมมติฐานที่ผ่านการตรวจสอบและทดลองมาแล้วหลายครั้งว่าถูกต้องจนสามารถนำไปอธิบายข้อเท็จจริงอื่นๆ ที่คล้ายกันได้ และมีเหตุผลจนเป็นที่ยอมรับของคนทั่วไป

-         Law (กฎ)

ความจริงพื้นฐานโดยมีความเป็นจริงในตัวของมันเอง สามารถทดสอบได้และได้ผลเหมือนเดิมโดยไม่มีข้อโต้แย้ง

Microscope (กล้องจุลทรรศน์)

            กล้องจุลทรรศน์เป็นเครื่องมือที่ใช้ขยายประสาทสัมผัสทางตา เพราะมนุษย์มองเห็นวัตถุขนาดเล็กที่สุดได้ไม่เกิน 0.1 มิลลิเมตร โดยแบ่งออกเป็น 2 ประเภท

1. Light microscope (กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง)

 

ซึ่ง Light microscope ยังแบ่งออกอีก คือ กล้องจุลทรรศน์อย่างง่ายหรือแว่นขยาย และกล้องจุลทรรศน์เชิงซ้อน

-          Simple microscope or magnifying glass (กล้องจุลทรรศน์อย่างง่ายหรือแว่นขยาย)

 

ประกอบด้วยเลนส์นูนเพียงอันเดียว ภาพที่ได้จะเป็นภาพเสมือนหัวกลับ

-          Compound light microscope (กล้องจุลทรรศน์เชิงซ้อน)

เป็นกล้องจุลทรรศน์ที่ใช้แสงและมีระบบเลนส์ที่ทำหน้าที่ขยายภาพสองชุด ซึ่งกล้องจุลทรรศน์แบบนี้มีหลายชนิด แต่ชนิดที่ใช้ในการส่องดูสิ่งต่างๆ ทั่วไปเป็นชนิด Bright field microscope เมื่อศึกษาด้วยกล้องชนิดนี้จะพบว่า “พื้นที่รอบๆ วัตถุจะสว่าง ส่วนวัตถุที่นำมาส่องดูจะมืดทึบกว่า” กล้องชนิดนี้ประกอบด้วยส่วนต่างๆ ดังนี้

 

Body Tube: ป้องกันไม่ให้แสงจากภายนอกรบกวน

Arm: เป็นตำแหน่งที่จับเวลายกกล้อง 


 
Stage: แท่นวางวัตถุที่ต้องการศึกษา

 

Stage Clips: ที่หนีบสไลด์ที่ต้องการศึกษา


 
Base: ส่วนที่ใช้ในการตั้งกล้อง 

 

Diaphragm: ปรับปริมาณแสงให้เข้าสู่เลนส์รวมแสงในปริมาณที่ต้องการ

 

Light Source: แหล่งกำเนิดแสงที่ส่องสว่างให้กับกล้องจุลทรรศน์

 

Condenser: รวมแสงให้เข้มขึ้น เพื่อส่งไปยังวัตถุที่ต้องการศึกษา

 

Coarse Adjustment: ปรับภาพโดยเลื่อนลำก้องหรือแท่นวางวัตถุขึ้นลง เพื่อทำให้เห็นภาพชัดเจน

 

Fine Adjustment: ทำหน้าที่เช่นเดียวกับปุ่มปรับภาพหยาบ แต่ช่วงการเลื่อนจะสั้นกว่าทำให้ได้ภาพที่ชัดเจนมากยิ่งขึ้น

 

Eye Piece: มีกำลังขยาย 4X, 10X หรือ 15X ทำหน้าที่ขยายภาพที่ได้จากเลนส์ตา ซึ่งจะเป็นภาพเสมือนหัวกลับ

 

Objective lens: มีกำลังขยาย 3-4 ระดับ คือ 4X, 10X, 40X, 100X ภาพที่ได้จะเป็นภาพจริงหัวกลับ

หลักการทำงานของกล้องจุลทรรศน์

แสง

 
เลนส์รวมแสง
 
สไลด์ตัวอย่าง
 

เลนส์ใกล้วัตถุ

(กำลังขยาย 4X, 10X, 40X, 100X...ภาพที่ปรากฏเป็นภาพจริงหัวกลับ)
 

เลนส์ใกล้ตา

(กำลังขยาย 4X, 10X, 15X…ภาพที่ปรากฏเป็นภาพเสมือนหัวกลับ)
 

ภาพ

-         Stereo microscope (กล้องจุลทรรศน์ใช้แสงแบบสเตอริโอ)

 

กล้องจุลทรรศน์ Stereo Microscope เป็นกล้องที่ใช้ในงานทั่วๆ ไปได้หลากหลาย และมีข้อดีกว่ากล้อง Microscope ทั่วไป ที่เวลามองผ่านเลนส์ Eyepiece ทั้งสองตา จะทำให้เห็นภาพเป็นรูปทรงหรือภาพ 3D ได้ ดังนั้นจึงได้ถูกนำไปใช้ในงานอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ อุตสาหกรรมเครื่องประดับ และอุตสาหกรรมอื่นๆ ได้อีกหลากหลาย และโดยทั่วไปกล้องชนิดนี้จะเป็นกล้อง Low Magnification หรือกล้องที่มีกำลังขยายไม่สูง ซึ่งโดยปกติจะมีกำลังขยายไม่เกิน 100 เท่า แต่สามารถปรับ Zoom กำลังขยายได้ จึงทำให้บางครั้งถูกเรียกว่า Stereo Zoom Microscope และกล้องจุลทรรศน์ชนิดนี้นั้นสามารถต่อเข้ากับกล้อง Digital เพื่อทำการเก็บบันทึกภาพได้ด้วย

Stereo Microscope มีข้อแตกต่างจากกล้องจุลทรรศน์ใช้แสงแบบทั่วไปคือ

-          ภาพที่เห็นจะเป็นภาพเสมือนหัวตั้งมีความชัดลึกและเป็นภาพสามมิติ

-          กำลังประมาณ 80-100 เท่า

-          ศึกษาได้ทั้งวัตถุโปร่งแสงและทึบแสง

-         Dark field microscope

 


 

Dark field Microscope เป็นกล้องจุลทรรศน์รูปแบบหนึ่งของ Light Microscope ซึ่งกล้องจุลทรรศน์ชนิดนี้จะใช้ในการมองวัตถุที่ใสไม่มีสีหรือย้อมสีติดยาก เช่นสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กหรือเนื้อเยื่อบางชนิด  โดยกล้องจุลทรรศน์ Dark field Microscope จะอาศัยหลักการ Scattering (การกระเจิงของแสง โดยจะมีการ Scatter ของแสงแบบเลี้ยวเบนเข้าหาวัตถุ) ทำให้วัตถุได้รับแสงอย่างเต็มที่ทำให้ภาพของวัตถุกับภาพของ Background นั้นมีความแตกต่างกันอย่างชัดเจน โดยภาพของ  Background นั้นจะเป็นภาพทึบสีดำ แต่ภาพของวัตถุจะสว่างอย่างชัดเจน

-         Phase contrast microscope

 

Phase Contrast  Microscope เป็นกล้องจุลทรรศน์รูปแบบหนึ่งของ Light Microscope ซึ่งกล้องจุลทรรศน์ชนิดนี้จะใช้ในการมองวัตถุที่เป็นสิ่งมีชีวิตเล็กๆที่บางและโปร่งใส ไม่มีสี เช่น เนื้อเยื่อ Cell โดยกล้องจุลทรรศน์ Phase Contrast Microscope จะอาศัยหลักการ Refractive Index (การหักเหของแสงสะท้อนหลังจากแสงส่องผ่านวัตถุ)  เนื่องจากวัตถุที่ Cell โปร่งใสนั้น จะมีส่วนประกอบต่างๆที่มีค่าดัชนีหักเหของแสงที่แตกต่างกันตามความหนาแน่นของส่วนประกอบต่างๆ เมื่อมีแสงส่องผ่านเข้าไปในวัตถุที่มีความหนาแน่นที่แตกต่างกัน ก็จะทำให้แสงมีทิศทางการหักเหที่แตกต่างกัน ทำให้เกิดความแตกต่างของเฟสที่มีความสว่างและภาพที่มืดได้อย่างชัดเจน

-         Fluorescence microscope

 

Fluorescence Microscope เป็นกล้องจุลทรรศน์ที่ถูกนำไปใช้ในห้องวิจัยหรือห้อง Lab ของโรงพยาบาล เพื่อศึกษาสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก ที่มีคุณสมบัติสามารถเรืองแสงหรือเปล่งแสงเองได้ เมื่อได้รับพลังงานแสงจากแหล่งกำเนิดที่มีพลังงานสูง เช่น แสง UV ซึ่งเป็นแสงที่มีความยาวคลื่นต่ำทำให้เป็นแสงที่มีพลังงานสูง เมื่อถูกยิงไปกระทบกับวัตถุที่มีความสามารถดูดกลืนแสง วัตถุนั้นก็จะปลดปล่อยพลังงานออกมาเป็นแสงที่ตาเราสามารถมองเห็นได้ Visible Light (ค่าความยาวคลื่นสูง) จากหลักการกล่าวนี้เอง จึงถูกนำไปใช้กับสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่สามารถทำการย้อมสี (สีที่มีปฏิกิริยากับแสง UV) แล้วทำให้เกิดการเรื่องแสงขึ้นได้

2. Electron microscope (กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน)

แบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ

-         Transmission Electron Microscope : TEM (ชนิดส่องผ่าน)

 

                Transmission electron microscope (TEM) เป็นกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่ใช้ศึกษาตัวอย่างชนิดบาง ซึ่งเตรียมขึ้นโดยวิธีพิเศษเพื่อให้ลำอนุภาคอิเล็กตรอนผ่านทะลุได้ การสร้างภาพจากกล้องประเภทนี้จะทำได้โดยการตรวจวัดอิเล็กตรอนที่ทะลุผ่านตัวอย่างนั่นเอง เครื่อง TEM เหมาะสำหรับศึกษารายละเอียดขององค์ประกอบภายในของตัวอย่าง เช่น องค์ประกอบภายในเซลล์ ลักษณะของเยื่อหุ้มเซลล์ ผนังเซลล์ เป็นต้น ซึ่งจะให้รายละเอียดสูงกว่ากล้องจุลทรรศน์ชนิดอื่นๆ เนื่องจากมีกำลังขยายและประสิทธิภาพในการแจกแจงรายละเอียดสูงมาก (กำลังขยายสูงสุดประมาณ 0.1นาโนเมตร)

            หลักการทำงานของเครื่อง TEM

               ©••จะประกอบด้วยแหล่งกำเนิดอิเล็กตรอนซึ่งทำหน้าที่ผลิตอิเล็กตรอนเพื่อป้อนให้กับระบบ โดยกลุ่มอิเล็กตรอนที่ได้จากแหล่งกำเนิดจะถูกเร่งด้วยสนามไฟฟ้า จากนั้นกลุ่มอิเล็กตรอนจะผ่านเลนส์รวบรวมรังสี (condenser lens) เพื่อทำให้กลุ่มอิเล็กตรอนกลายเป็นลำอิเล็กตรอน ซึ่งสามารถปรับให้ขนาดของลำอิเล็กตรอนใหญ่หรือเล็กได้ตามต้องการ จากนั้นลำอิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ผ่านตัวอย่างที่จะศึกษา (specimen) ไป ซึ่งตัวอย่างที่จะศึกษาจะต้องมีลักษณะที่แบนและบางมาก (บ่อยครั้งที่พบว่าอยู่ในช่วงระหว่าง 1 - 100 นาโนเมตร) จากนั้นจะเกิดการกระเจิงอนุภาคขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนทะลุผ่านตัวอย่างไป และอิเล็กตรอนที่ทะลุผ่านตัวอย่างนี้ก็จะถูกปรับโฟกัสของภาพโดยเลนส์ใกล้วัตถุ (objective lens) ซึ่งเป็นเลนส์ที่ทำหน้าที่ขยายภาพให้ได้รายละเอียดมากที่สุด จากนั้นจะได้รับการขยายด้วยเลนส์ทอดภาพไปสู่จอรับ (projector lens) และปรับโฟกัสของลำอนุภาคอิเล็กตรอนให้ยาวพอดีที่จะปรากฏบนฉากเรืองแสง สุดท้ายจะเกิดการสร้างภาพขึ้นมาได้

-         Scanning Electron Microscope : SEM (ชนิดส่องกราด)

 

       Scanning electron microscope (SEM) เป็นกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่มีกำลังขยายไม่สูงเท่ากับเครื่อง TEM (เครื่อง SEM มีกำลังขยายสูงสุดประมาณ 10 นาโนเมตร) การเตรียมตัวอย่างเพื่อที่จะดูด้วยเครื่อง SEM นี้ไม่จำเป็นที่ตัวอย่างจะต้องมีขนาดบางเท่ากับเมื่อดูด้วยเครื่อง TEM ก็ได้ (เพราะไม่ได้ตรวจวัดจากการที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ทะลุผ่านตัวอย่าง) การสร้างภาพทำได้โดยการตรวจวัดอิเล็กตรอนที่สะท้อนจากพื้นผิวหน้าของตัวอย่างที่ทำการสำรวจ ซึ่งภาพที่ได้จากเครื่อง SEM นี้จะเป็นภาพลักษณะของ 3 มิติ ดังนั้นเครื่อง SEM จึงถูกนำมาใช้ในการศึกษาสัณฐานและรายละเอียดของลักษณะพื้นผิวของตัวอย่าง เช่น ลักษณะพื้นผิวด้านนอกของเนื้อเยื่อและเซลล์หน้าตัดของโลหะและวัสดุเป็นต้น

            ข้อดีของเครื่อง SEM เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่อง TEM คือภาพโครงสร้างที่เห็นจากเครื่อง SEM จะเป็นภาพลักษณะ 3 มิติ ในขณะที่ภาพจากเครื่อง TEM จะให้ภาพลักษณะ 2 มิติ อีกทั้งวิธีการใช้งานเครื่อง SEM จะมีความรวดเร็วและใช้งานง่ายกว่าเครื่อง TEM มาก

            หลักการทำงานของเครื่อง SEM

           ©••จะประกอบด้วยแหล่งกำเนิดอิเล็กตรอนซึ่งทำหน้าที่ผลิตอิเล็กตรอนเพื่อป้อนให้กับระบบ โดยกลุ่มอิเล็กตรอนที่ได้จากแหล่งกำเนิดจะถูกเร่งด้วยสนามไฟฟ้า จากนั้นกลุ่มอิเล็กตรอนจะผ่านเลนส์รวบรวมรังสี  (condenser lens)  เพื่อทำให้กลุ่มอิเล็กตรอนกลายเป็นลำอิเล็กตรอน ซึ่งสามารถปรับให้ขนาดของลำอิเล็กตรอนใหญ่หรือเล็กได้ตามต้องการ หากต้องการภาพที่มีความคมชัดจะปรับให้ลำอิเล็กตรอนมีขนาดเล็ก หลังจากนั้นลำอิเล็กตรอนจะถูกปรับระยะโฟกัสโดยเลนส์ใกล้วัตถุ (objective lens) ลงไปบนผิวชิ้นงานที่ต้องการศึกษา หลังจากลำอิเล็กตรอนถูกกราดลงบนชิ้นงานจะทำให้เกิดอิเล็กตรอนทุติยภูมิ (secondary electron) ขึ้น ซึ่งสัญญาณจากอิเล็กตรอนทุติยภูมินี้จะถูกบันทึกและแปลงไปเป็นสัญญาณทางอิเล็กทรอนิกส์และถูกนำไปสร้างเป็นภาพบนจอโทรทัศน์ต่อไป และสามารถบันทึกภาพจากหน้าจอโทรทัศน์ได้เลย

 

ไม่เข้าใจตรงไหน ถามกันได้เลยนะคะ

FARRY' 25