ชีววิทยา คือ การศึกษาที่เกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิต
สิ่งมีชีวิต
สมบัติของสิ่งมีชีวิต ใช้พลังงาน(เคมี) ในเซลล์หรือร่างกายของสิ่งมีชีวิต
1. การสืบพันธุ์ (reproduction) หมายถึง การเพิ่มจำนวนลูกหลานที่มีลักษณะเหมือนเดิมของสิ่งมีชีวิต
7.1 ไม่อาศัยเพศ (asexual reproduction) ไม่มีการผสมกันของเซลล์สืบพันธุ์
ข้อดี … ได้จำนวนมากและรวดเร็วมีลักษณะทางพันธุกรรมเหมือนพ่อและแม่
ข้อเสีย … ไม่ก่อให้เกิดความหลากหลาย ไม่มีการเปลี่ยนแปลงให้เข้ากับสิ่งแวดล้อม
7.2 อาศัยเพศ (sexual reproduction) อาศัยการสร้างเซลล์สืบพันธุ์เพศผู้ เพศเมียมาผสมกัน เกิดเป็นหน่วยชีวิตใหม่ ซึ่งมีลักษณะบางประการแตกต่างออกไป มีทั้งส่วนที่เหมาะสมและไม่เหมาะสมกับธรรมชาติ
2. ต้องการสารอาหารและพลังงาน
สิ่งมีชีวิตประกอบด้วยกระบวนการ เมแทบอลิซึม (metabolism) เป็นกระบวนการทางเคมีที่เกิดขึ้นในเซลล์ หรือร่างกาย มีเอนไซม์และพลังงานต่างๆเกี่ยวข้องด้วย
2.1 แคแทบอลิซึม (catabolism) สลาย
โมเลกุลใหญ่ à เล็ก
คายพลังงานความร้อน เช่น การย่อยสลาย หายใจ
2.2 แอแนบอลิซึม (anabolism) สร้าง
โมเลกุลเล็ก à ใหญ่
ดูดพลังงานไปสะสม เช่น สังเคราะห์ด้วยแสง สังเคราะห์โปรตีน และกรดอะมิโน ทำให้มีโพรโทพลาซึมเพิ่มรวมถึงมีการเจริญเติบโต
3. มีการเจริญเติบโตมีอายุและขนาดจำกัด
มี 4 กระบวนการ คือ
3.1 การเพิ่มจำนวนเซลล์ (cell multiplication)
สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว – เมื่อมีการสืบพันธุ์แบ่งเซลล์ทำให้มีจำนวนเซลล์เพิ่มมากขึ้น
สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ – เมื่อปฏิสนธิแล้วเซลล์ที่ได้ “ไซโกต” จะมีการแบ่งเ,ล์แบบไมโทซิส เพื่อเพิ่มจำนวนเซลล์
3.2 การเจริญเติบโต (growth)
สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว – ดูจากการเพิ่มโพรโทพลาซึมของเซลล์ แบ่งเซลล์ในตอนแรกเซลล์ที่ได้จะมีขนาดเล็ก ต่อมาจะสร้างสารภายในมากขึ้นและขนาดขยายใหญ่
สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ – การขยายขนาดให้ใหญ่โตขึ้น
3.3 การเปลี่ยนแปลงของเซลล์เพื่อไปทำหน้าที่ต่างๆ (cell differentiation)
สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว – เช่น มีการสร้างเซลล์ที่ทนทางต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม … การสร้างเอนโดสปอร์ (endospore) ของแบคทีเรีย ในสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน สร้างเซลล์พิเศษ “เฮเทอโรซิสต์” (heterocyst) มีผนังหนาและจับก๊าซ N เปลี่ยนเป็นสารประกอบ N ที่มีประโยชน์ต่อตนเอง
สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ – ไข่+อสุจิ = ไซโกต ได้เซลล์เดียว หลังจากแบ่งได้หลายเซลล์ ก็จะเปลี่ยนสภาพตัวเองให้ทำงานในด้านต่าง เช่น เซลล์กล้ามเนื้อ ทำหน้าที่หดตัวทำให้เกิดการเคลื่อนไหว เซลล์เม็ดเลือดทำหน้าที่ลำเลียงก๊าซออกซิเจน เซลล์ประสาททำหน้าที่ในการนำกระแสประสาทเกี่ยวกับความรู้สึกและคำสั่งต่างๆ เซลล์ต่อมไร้ท่อทำหน้าที่สร้างฮอร์โมน
3.4 การเกิดรูปร่างที่แน่นอน (morphogenesis)
เพิ่มจำนวนเซลล์การเจริญเติบโตการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ กระบวนการข้างต้นจะอยู่ในช่วงเอมบริโอ เมื่อมีการเจริญเติบโตเต็มที่เราจะพบลักษณะที่แท้จริงของสิ่งมีชีวิต ส่วนรูปร่างหน้าตานั้นจะถูกควบคุมโดยลักษณะทางพันธุกรรม (ยีนบนโครโมโซม)
อายุขัย (life span) ระยะเวลาเมื่อเจริญเติบโต จนถึงกระทั่งตายไป สัตว์แต่ละชนิดจะมีอายุขัยแตกต่างกันไป
4. มีการตอบสนองต่อสิ่งเร้า
เป็นการตอบสนองของสิ่งมีชีวิตต่อการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและทางเคมีที่เกิดขึ้น สิ่งเร้า (stimulus) อย่างเดียวกันอาจจะตอบสนอง (respon) ไม่เหมือนกันก็ได้ ในสิ่งมีชีวิตต่างชนิดกัน แสง – พืชเอนเข้าหา / โปรโตซัวเคลื่อนที่หนี
5. มีการรักษาดุลยภาพของร่างกาย (ภาวะธำรงดุล : homeostasis ภาวะของสิ่งมีชีวิตที่มีสมดุลเหมาะสมต่อการดำรงชีวิต ทำให้เซลล์ทำงานได้อย่างปกติ)
การดำรงชีวิตของเซลล์ต้องอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม ได้แก่ ระดับน้ำในร่างกายและเซลล์ ความเป็นกรดเบส แร่ธาตุ อุณหภูมิ ระดับน้ำตาลในเลือด
การรักษาดุลยภาพของน้ำ
น้ำเป็นส่วนประกอบสำคัญของร่างกายสิ่งมีชีวิต
ในสัตว์ – ปรับสมดุลโดยการ นำเข้า ดื่มน้ำ น้ำที่อยู่ในอาหาร เอาออก ปัสสาวะ เหงื่อ และไอน้ำทางลมหายใจ
ในพืช – ปรับสมดุล โดยการ นำเข้า ดูดน้ำทางราก เอาออก คายน้ำทางปากใบ(ในรูปของไอน้ำ) น้ำที่นำเข้านั้น ไปใช้ในการสิ่งเคราะห์ด้วยแสงเพียง 1-2 % ที่เหลือเสียไปทางปากใบ เพื่อเป็นการลดอุณหภูมิของพืชได้บ้าง
รักษาสมดุลของแร่ธาตุหรือเกลือแร่
เลือดอุ่น – มีอุณหภูมิในร่างกายค่อนข้างคงที่ จึงต้องมีกลไกในการรักษาอุณหภูมิของร่างกาย
เลือดเย็น – มีอุณหภูมิในร่างกายเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิของสภาพแวดล้อม
การรักษาสมดุลของแร่ธาตุหรือเกลือแร่
ใกล้เคียงกับการรักษาสมดุลในน้ำ ถ้าสูญเสียน้ำ ก็จะสูญเสียเกลือแร่ออกไปด้วย
6. มีลักษณะจำเพาะ
มีลักษณะเด่นที่สังเกตและสามารถบ่งบอกได้ว่าสิ่งมีชีวิตนี้คืออะไร
7. มีการจัดการระบบ
7.1 โครงสร้างของสิ่งมีชีวิต
i. ทางเคมี (chemical structure) ประกอบด้วยธาตุต่างๆ ทั้งอินทรีย์ อนินทรีย์ คือ น้ำ โปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต กรดนิวคลีอิก ฯลฯ
ii. ระดับเซลล์ (cellular structure) สิ่งมีชีวิตประกอบด้วยเซลล์ (ยกเว้นไวรัสไวรอยด์) มีทั้งจะพวก โพคาริโอต ยูคาริโอต
7.2 การดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต
i. ได้มาซึ่งอาหาร (nutrition) ได้แก่ สารประกอบต่างๆ สารอนินทรีย์ อินทรีย์ สารต่างๆจะเป็นวัตถุดิบ (raw material) ใช้สร้างพลังงาน การเจริญเติบโต
ii. การหายใจระดับเซลล์ (cellular respiration) การสร้างพลังงานของสิ่งมีชีวิต โดยสลายสารอินทรีย์โมเลกุลใหญ่ๆโดยส่วนหนึ่งจะออกมาเป็นพลังงานความร้อนสร้างความอบอุ่น และพลังงานอีกส่วนที่เก็บสะสมไว้ในรูปของพลังงานเคมี “สารพลังงานสูง : ATP”
iii. การสังเคราะห์ (synthesis) วิธีการสร้างสารต่างๆ โดยใช้วัตถุดิบจากสารอาหารและใช้พลังงานจากการหายใจมาสร้างสารโมเลกุลเล็ก ส่วนการสังเคราะห์ด้วยแสง(photosynthesis) เป็นการสังเคราะห์พิเศษที่เกิดขึ้นในพืชเท่านั้น โดยเปลี่ยนพลังงานแสง เป็นพลังงานเคมี ในรูปของสารประกอบคาร์โบไฮเดรด+ATP
iv. การสืบพันธุ์ (reproduction) การเพิ่มลูกหลาน ให้มีการดำรงเผ่าพันธุ์ของตน
v. การปรับตัวและวิวัฒนาการ ( adaptation and evolution) เพื่อการอยู่รอดทำให้เกิดการปรับตัวในด้านต่างๆ ให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อม เมื่อระยะเวลาผ่านไป ก็จะเป็นการเกิดวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต
