หน่วยที่ 1: เซลล์และพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต
1.1 โครงสร้างและหน้าที่ของเซลล์
STEM: การใช้เทคโนโลยีในการศึกษาระดับเซลล์
การศึกษาระดับเซลล์เป็นการเปิดโลกที่ซ่อนอยู่ให้เราเห็นถึงรายละเอียดที่เล็กที่สุดของสิ่งมีชีวิต กล้องจุลทรรศน์เป็นเครื่องมือสำคัญที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ในการศึกษาเซลล์ ซึ่งกล้องจุลทรรศน์ไฟฟ้า (Electron Microscope) เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่มีความละเอียดสูงมากและสามารถขยายภาพได้ถึงระดับนาโนเมตร ทำให้เราสามารถมองเห็นรายละเอียดของออร์แกเนลล์ภายในเซลล์ที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์แสง (Light Microscope) ทั่วไป
กล้องจุลทรรศน์ไฟฟ้า (Electron Microscope):
กล้องจุลทรรศน์ไฟฟ้าทำงานโดยใช้ลำแสงอิเล็กตรอนแทนแสงปกติในการสร้างภาพ ซึ่งลำแสงอิเล็กตรอนมีความยาวคลื่นสั้นมาก ทำให้สามารถขยายภาพได้มากกว่า 1,000,000 เท่า เทียบกับกล้องจุลทรรศน์แสงที่ขยายได้เพียง 1,500 เท่า
กล้องจุลทรรศน์ไฟฟ้าแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก:
- กล้องจุลทรรศน์ไฟฟ้าแบบส่องผ่าน (Transmission Electron Microscope - TEM):
ใช้ในการสร้างภาพแบบสองมิติของส่วนภายในเซลล์ โดยลำแสงอิเล็กตรอนจะผ่านทะลุชิ้นตัวอย่าง ทำให้เราเห็นรายละเอียดภายในของเซลล์และออร์แกเนลล์อย่างชัดเจน - กล้องจุลทรรศน์ไฟฟ้าแบบส่องกราด (Scanning Electron Microscope - SEM):
ใช้ในการสร้างภาพแบบสามมิติของพื้นผิวเซลล์ ลำแสงอิเล็กตรอนจะสแกนพื้นผิวของตัวอย่าง ทำให้เราเห็นโครงสร้างพื้นผิวของเซลล์และออร์แกเนลล์ในมิติที่ละเอียดมาก
การนำเทคโนโลยีมาใช้ในการศึกษาเซลล์:
กล้องจุลทรรศน์ไฟฟ้าได้เปลี่ยนแปลงวิธีการศึกษาทางชีววิทยาอย่างสิ้นเชิง ทำให้เราสามารถเข้าใจโครงสร้างและหน้าที่ของเซลล์ในระดับลึก เช่น การค้นพบโครงสร้างของไรโบโซม ไมโตคอนเดรีย และโครงสร้างภายในอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของเซลล์ นอกจากนี้ การวิเคราะห์เชิงภาพจากกล้องจุลทรรศน์ไฟฟ้ายังช่วยในการวิจัยและพัฒนาในด้านชีววิทยา เทคโนโลยีชีวภาพ และการแพทย์ เช่น การศึกษาเซลล์มะเร็งในระดับนาโนเพื่อพัฒนาวิธีการรักษาใหม่ ๆ
การเรียนรู้เชิง STEM:
นักเรียนสามารถนำเทคโนโลยีเข้ามาประยุกต์ใช้ในการศึกษาเซลล์ได้โดยใช้กล้องจุลทรรศน์แสงในชั้นเรียนและศึกษาตัวอย่างเซลล์พืชและสัตว์ จากนั้นจึงเปรียบเทียบกับภาพที่ได้จากกล้องจุลทรรศน์ไฟฟ้าเพื่อให้เข้าใจถึงความแตกต่างในรายละเอียดและความสามารถของเทคโนโลยีที่ใช้ในการวิจัยสมัยใหม่
