ข้อมูล

เซลล์ของมนุษย์ทั้งหมดมีออร์แกเนลล์เหมือนกันทั้งหมดหรือไม่?

เซลล์ของมนุษย์ทั้งหมดมีออร์แกเนลล์เหมือนกันทั้งหมดหรือไม่?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

ฉันรู้ว่าไม่ใช่ทุกเซลล์ของมนุษย์ที่มีนิวเคลียส (เซลล์เม็ดเลือดแดงจะดีดตัวออกมาก่อนที่จะโตเต็มที่) แต่เซลล์ของมนุษย์ทั้งหมดมีออร์แกเนลล์อื่นๆ ทั้งหมดหรือไม่? สองตัวที่ฉันกังวลเป็นพิเศษคือเครื่องมือ Golgi และไลโซโซม


ฉันเชื่อว่าใช่

อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับ: https://bscb.org/learning-resources/softcell-e-learning/golgi-apparatus/ "พบได้ในเซลล์พืชและสัตว์ทั้งหมด"

และคำอธิบายว่าทำไม https://sciencing.com/would-did-not-golgi-bodies-8657737.html

ฉันไม่เชี่ยวชาญในเรื่องนี้ แต่ฉันกำลังมองหามันเช่นกัน ฉันเชื่อว่ามันถูกต้อง


ร่างกายมนุษย์มีเซลล์ประมาณ 37 ล้านล้านเซลล์ ซึ่งประกอบไปด้วย 200 ชนิดที่แตกต่างกัน แต่ละเซลล์มีโครงสร้างที่รับผิดชอบในการสร้างโปรตีนที่แตกต่างกัน 100,000’s จากกรดอะมิโน 20 ชนิด อย่างไรก็ตาม เรื่องนี้ รหัสในการผลิตเซลล์เหล่านี้ทั้งหมดและอื่น ๆ อีกมากมายถูกเก็บไว้ใน DNA ของ (เกือบ) ทุกเซลล์ และเซลล์ทั้งหมดมาจากเซลล์เดียวกัน

เซลล์ 200 ชนิดที่แตกต่างกันแต่ละเซลล์มีหน้าที่เฉพาะ แต่ส่วนใหญ่ผลิตโปรตีนที่ทำหน้าที่ของร่างกายหลายอย่างตามที่กำหนด

  • มนุษย์มีเซลล์ประมาณ 37.2 ล้านล้านเซลล์ [1]
  • มีเซลล์ที่แตกต่างกัน 200 ชนิด ภายในเซลล์เหล่านี้ มีโครงสร้างหรือออร์แกเนลล์ที่แตกต่างกันประมาณ 20 ชนิด (อวัยวะภายในเซลล์) ออร์แกเนลล์แต่ละตัวทำหน้าที่ต่างกัน [1]
  • ในช่วงชีวิตของมนุษย์ เซลล์จำนวนมากจะเข้ามาแทนที่ตัวเองทุกๆ 7 – 15 ปี แต่ไม่ใช่ทุกเซลล์ที่จะทำเช่นนี้ บางคนเปลี่ยนตัวเองทุกสองสามวันหรือหลายสัปดาห์ บางคนไม่เคยเปลี่ยนตัวเองเลย

เคล็ดลับ: ดูรายการประเภทเซลล์ที่แตกต่างกันในร่างกายมนุษย์ที่เป็นผู้ใหญ่สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับประเภทและหน้าที่ของเซลล์


ประเภทของเซลล์ยูคาริโอต

เซลล์ยูคาริโอตมีสี่ประเภท ได้แก่ เซลล์สัตว์ เซลล์พืช เซลล์เชื้อรา และโปรติสต์

เซลล์สัตว์

เซลล์สัตว์เป็นส่วนประกอบพื้นฐานที่ประกอบขึ้นเป็นสัตว์ทั้งหมด รวมทั้งนก ปลา สัตว์เลื้อยคลาน สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม และสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ เช่นเดียวกับเซลล์ยูคาริโอต พวกมันมีออร์แกเนลล์ที่จับกับเมมเบรน (เช่น นิวเคลียส ไมโทคอนเดรีย เครื่องมือกอลจิ และเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม) และล้อมรอบด้วยพลาสมาเมมเบรน

เซลล์พืช

พืชประกอบด้วยเซลล์พืช เซลล์พืชประกอบด้วยออร์แกเนลล์หลายชนิดที่พบได้ทั่วไปในยูคาริโอต แต่มีโครงสร้างเพิ่มเติมที่ไม่พบในเซลล์สัตว์ ตัวอย่างเช่น เซลล์พืชล้อมรอบด้วยโครงสร้างที่มีเซลลูโลสที่แข็งแรงซึ่งเรียกว่าผนังเซลล์ พวกมันยังมีออร์แกเนลล์ที่เรียกว่าคลอโรพลาสต์ ซึ่งเป็นที่ตั้งของการสังเคราะห์ด้วยแสงและทำให้เซลล์พืชสามารถผลิตคาร์โบไฮเดรตจากคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และพลังงานแสง

เซลล์เชื้อรา

Protist Cells

Protists เป็นกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่มีความหลากหลายอย่างมาก และอาณาจักร Protista ประกอบด้วยยูคาริโอตทั้งหมดที่ไม่ใช่สัตว์ พืช หรือเชื้อรา เซลล์โพรทิสต์ประกอบด้วยออร์แกเนลล์ที่จับกับเมมเบรนทั้งหมดที่พบในเซลล์สัตว์ และบางชนิดก็มีคลอโรพลาสต์ด้วย พวกเขาอาจมีผนังเซลล์ที่ทำจากเซลลูโลส


สารบัญ

เซลล์มีสองประเภท: ยูคาริโอตซึ่งมีนิวเคลียสและโปรคาริโอตที่ไม่มี โปรคาริโอตเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว ในขณะที่ยูคาริโอตสามารถเป็นเซลล์เดียวหรือหลายเซลล์ก็ได้

เซลล์โปรคาริโอต

โปรคาริโอตประกอบด้วยแบคทีเรียและอาร์เคีย สองในสามโดเมนของชีวิต เซลล์โปรคาริโอตเป็นรูปแบบแรกของชีวิตบนโลก โดยมีกระบวนการทางชีววิทยาที่สำคัญรวมถึงการส่งสัญญาณของเซลล์ พวกมันง่ายกว่าและเล็กกว่าเซลล์ยูคาริโอต และไม่มีนิวเคลียสและออร์แกเนลล์ที่จับกับเมมเบรน ดีเอ็นเอของเซลล์โปรคาริโอตประกอบด้วยโครโมโซมทรงกลมเพียงเส้นเดียวที่สัมผัสโดยตรงกับไซโตพลาสซึม บริเวณนิวเคลียร์ในไซโตพลาสซึมเรียกว่านิวเคลียส โปรคาริโอตส่วนใหญ่เป็นสิ่งมีชีวิตที่เล็กที่สุดตั้งแต่ 0.5 ถึง 2.0 ไมโครเมตร [13]

เซลล์โปรคาริโอตมีสามส่วน:

  • การปิดล้อมเซลล์คือเปลือกหุ้มเซลล์ – โดยทั่วไปประกอบด้วยเยื่อหุ้มพลาสมาที่ผนังเซลล์หุ้ม ซึ่งสำหรับแบคทีเรียบางชนิด อาจถูกหุ้มเพิ่มเติมด้วยชั้นที่สามที่เรียกว่าแคปซูล แม้ว่าโปรคาริโอตส่วนใหญ่จะมีทั้งเยื่อหุ้มเซลล์และผนังเซลล์ แต่ก็มีข้อยกเว้นเช่น มัยโคพลาสม่า (แบคทีเรีย) และ เทอร์โมพลาสมา (อาร์เคีย) ซึ่งมีเฉพาะชั้นเยื่อหุ้มเซลล์เท่านั้น ซองช่วยเสริมความแข็งแกร่งให้กับเซลล์และแยกส่วนภายในของเซลล์ออกจากสิ่งแวดล้อม โดยทำหน้าที่เป็นตัวกรองป้องกัน ผนังเซลล์ประกอบด้วย peptidoglycan ในแบคทีเรีย และทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันเพิ่มเติมจากแรงภายนอก นอกจากนี้ยังป้องกันไม่ให้เซลล์ขยายตัวและแตกออก (cytolysis) จากแรงดันออสโมติกอันเนื่องมาจากสภาวะแวดล้อมที่ขาดออกซิเจน เซลล์ยูคาริโอตบางชนิด (เซลล์พืชและเซลล์เชื้อรา) ก็มีผนังเซลล์เช่นกัน
  • ภายในเซลล์คือบริเวณไซโตพลาสซึมที่มีจีโนม (DNA) ไรโบโซมและการรวมตัวประเภทต่างๆ [4] สารพันธุกรรมพบอย่างอิสระในไซโตพลาสซึม โปรคาริโอตสามารถขนส่งองค์ประกอบดีเอ็นเอนอกโครโมโซมที่เรียกว่าพลาสมิดซึ่งมักจะเป็นวงกลม มีการระบุพลาสมิดของแบคทีเรียเชิงเส้นในแบคทีเรียสไปโรเชตหลายสายพันธุ์รวมถึงสมาชิกของสกุล Borrelia สะดุดตา Borrelia burgdorferiซึ่งเป็นสาเหตุของโรคไลม์ [14] แม้ว่าจะไม่ได้ก่อตัวเป็นนิวเคลียส แต่ DNA ก็ถูกควบแน่นในนิวเคลียส พลาสมิดเข้ารหัสยีนเพิ่มเติม เช่น ยีนต้านทานยาปฏิชีวนะ
  • ด้านนอก แฟลเจลลาและพิลิโปรเจ็กต์จากผิวเซลล์ โครงสร้างเหล่านี้เป็นโครงสร้าง (ไม่มีอยู่ในโปรคาริโอตทั้งหมด) ที่ทำจากโปรตีนที่อำนวยความสะดวกในการเคลื่อนไหวและการสื่อสารระหว่างเซลล์

เซลล์ยูคาริโอต

พืช สัตว์ เชื้อรา ราเมือก โปรโตซัว และสาหร่ายล้วนเป็นยูคาริโอต เซลล์เหล่านี้กว้างกว่าโปรคาริโอตทั่วไปประมาณ 15 เท่า และอาจมีปริมาตรมากกว่าเดิมถึงพันเท่า ลักษณะเด่นที่สำคัญของยูคาริโอตเมื่อเทียบกับโปรคาริโอตคือการแบ่งส่วน: การปรากฏตัวของออร์แกเนลล์ที่จับกับเมมเบรน (ช่อง) ซึ่งมีกิจกรรมเฉพาะเกิดขึ้น ที่สำคัญที่สุดในหมู่เหล่านี้คือนิวเคลียสของเซลล์ [4] ออร์แกเนลล์ที่มี DNA ของเซลล์ นิวเคลียสนี้ตั้งชื่อให้ยูคาริโอต ซึ่งหมายความว่า "เคอร์เนลที่แท้จริง (นิวเคลียส)" ความแตกต่างอื่นๆ ได้แก่:

  • พลาสมาเมมเบรนคล้ายกับการทำงานของโปรคาริโอต โดยมีความแตกต่างเล็กน้อยในการตั้งค่า ผนังเซลล์อาจมีหรือไม่มีก็ได้
  • ดีเอ็นเอของยูคาริโอตจัดอยู่ในโมเลกุลเชิงเส้นตรงหนึ่งโมเลกุลหรือมากกว่าที่เรียกว่าโครโมโซม ซึ่งสัมพันธ์กับโปรตีนฮิสโตน DNA โครโมโซมทั้งหมดถูกเก็บไว้ในนิวเคลียสของเซลล์ โดยแยกจากไซโตพลาสซึมด้วยเมมเบรน [4] ออร์แกเนลล์ยูคาริโอตบางชนิด เช่น ไมโทคอนเดรียก็มี DNA เช่นกัน
  • เซลล์ยูคาริโอตจำนวนมากมี ciliated กับ primary cilia ตาปฐมภูมิมีบทบาทสำคัญในการทำปฏิกิริยาเคมี ซีลีเลียมแต่ละตัวอาจถูก "มองว่าเป็นเสาอากาศเซลล์ประสาทสัมผัสที่ประสานเส้นทางการส่งสัญญาณของเซลล์จำนวนมาก บางครั้งรวมสัญญาณเข้ากับการเคลื่อนที่ของเลนส์ปรับเลนส์ หรืออีกทางหนึ่งคือการแบ่งเซลล์และการสร้างความแตกต่าง" [15]
  • ยูคาริโอตที่เคลื่อนที่ได้สามารถเคลื่อนที่ได้โดยใช้ cilia เคลื่อนที่หรือแฟลเจลลา เซลล์เคลื่อนที่ไม่มีอยู่ในพระเยซูเจ้าและไม้ดอก [16] ยูคาริโอตแฟลกเจลลามีความซับซ้อนกว่าโปรคาริโอต [17]

เซลล์ทั้งหมด ไม่ว่าจะเป็นโปรคาริโอตหรือยูคาริโอต มีเยื่อหุ้มเซลล์ที่ห่อหุ้มเซลล์ ควบคุมสิ่งที่เคลื่อนที่เข้าและออก (เลือกซึมผ่านได้) และคงไว้ซึ่งศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ ภายในเมมเบรน ไซโตพลาสซึมใช้ปริมาตรส่วนใหญ่ของเซลล์ เซลล์ทั้งหมด (ยกเว้นเซลล์เม็ดเลือดแดงที่ไม่มีนิวเคลียสของเซลล์และออร์แกเนลล์ส่วนใหญ่เพื่อรองรับพื้นที่สูงสุดสำหรับเฮโมโกลบิน) มี DNA ซึ่งเป็นสารพันธุกรรมของยีน และ RNA ที่มีข้อมูลที่จำเป็นในการสร้างโปรตีนต่างๆ เช่น เอ็นไซม์ เครื่องจักรหลักของเซลล์ . นอกจากนี้ยังมีชีวโมเลกุลชนิดอื่นๆ ในเซลล์อีกด้วย บทความนี้แสดงรายการส่วนประกอบหลักของเซลลูลาร์ จากนั้นจะอธิบายการทำงานโดยสังเขป

เมมเบรน

เยื่อหุ้มเซลล์หรือพลาสมาเมมเบรนเป็นเมมเบรนชีวภาพที่ล้อมรอบไซโตพลาสซึมของเซลล์ ในสัตว์ พลาสมาเมมเบรนเป็นขอบเขตภายนอกของเซลล์ ในขณะที่ในพืชและโปรคาริโอตมักจะถูกปกคลุมด้วยผนังเซลล์ เมมเบรนนี้ทำหน้าที่แยกและปกป้องเซลล์จากสภาพแวดล้อมโดยรอบ และส่วนใหญ่ทำจากฟอสโฟลิปิดสองชั้น ซึ่งเป็นแอมฟิฟิลิค (บางส่วนไม่ชอบน้ำและบางส่วนชอบน้ำ) ดังนั้น ชั้นนี้จึงถูกเรียกว่า ฟอสโฟลิปิด bilayer หรือบางครั้งเมมเบรนโมเสคของไหล ที่ฝังอยู่ภายในเมมเบรนนี้เป็นโครงสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่ที่เรียกว่า porosome ซึ่งเป็นพอร์ทัลสารคัดหลั่งสากลในเซลล์และโมเลกุลโปรตีนหลายชนิดที่ทำหน้าที่เป็นช่องทางและปั๊มที่เคลื่อนโมเลกุลต่างๆ เข้าและออกจากเซลล์ [4] เมมเบรนเป็นแบบกึ่งซึมผ่านได้ และคัดเลือกได้โดยการซึมผ่าน โดยสามารถปล่อยให้สาร (โมเลกุลหรือไอออน) ผ่านได้อย่างอิสระ ผ่านในขอบเขตที่จำกัด หรือไม่ผ่านเลยก็ได้ เยื่อหุ้มเซลล์ผิวยังมีโปรตีนตัวรับที่ช่วยให้เซลล์สามารถตรวจจับโมเลกุลส่งสัญญาณภายนอก เช่น ฮอร์โมน

โครงร่างโครงร่าง

โครงร่างของเซลล์ทำหน้าที่จัดระเบียบและรักษารูปร่างของเซลล์ที่ยึดออร์แกเนลล์ไว้ในสถานที่ซึ่งช่วยในระหว่าง endocytosis การดูดซึมของวัสดุภายนอกโดยเซลล์ และ cytokinesis การแยกเซลล์ลูกสาวหลังจากการแบ่งเซลล์และเคลื่อนย้ายส่วนต่าง ๆ ของเซลล์ในกระบวนการของการเจริญเติบโตและการเคลื่อนไหว . โครงร่างของเซลล์ยูคาริโอตประกอบด้วยไมโครทูบูล ฟิลาเมนต์ระดับกลาง และไมโครฟิลาเมนต์ ในโครงร่างโครงร่างของเซลล์ประสาท ฟิลาเมนต์ระดับกลางเรียกว่านิวโรฟิลาเมนต์ มีโปรตีนจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับพวกมัน โดยแต่ละตัวจะควบคุมโครงสร้างของเซลล์โดยการควบคุม การรวมกลุ่ม และการจัดแนวเส้นใย [4] โครงร่างเซลล์โปรคาริโอตมีการศึกษาน้อยแต่เกี่ยวข้องกับการรักษารูปร่างของเซลล์ ขั้ว และไซโตไคเนซิส [19] โปรตีนหน่วยย่อยของไมโครฟิลาเมนต์เป็นโปรตีนโมโนเมอร์ขนาดเล็กที่เรียกว่าแอคติน หน่วยย่อยของไมโครทูบูลเป็นโมเลกุลไดเมอร์ที่เรียกว่าทูบูลิน ฟิลาเมนต์ขั้นกลางคือเฮเทอโรโพลีเมอร์ซึ่งมีหน่วยย่อยแตกต่างกันไปตามประเภทเซลล์ในเนื้อเยื่อต่างๆ แต่โปรตีนยูนิตย่อยของเส้นใยขั้นกลางบางตัว ได้แก่ วิเมนติน เดมิน ลามิน (ลามิน A, B และ C), เคราติน (เคราตินที่เป็นกรดและด่างหลายชนิด) โปรตีนนิวโรฟิลาเมนต์ (NF–L, NF–M)

วัสดุทั่วไป

มีสารพันธุกรรมสองชนิดที่แตกต่างกัน: กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) และกรดไรโบนิวคลีอิก (RNA) เซลล์ใช้ DNA ในการจัดเก็บข้อมูลระยะยาว ข้อมูลทางชีววิทยาที่มีอยู่ในสิ่งมีชีวิตนั้นถูกเข้ารหัสในลำดับดีเอ็นเอของมัน [4] RNA ใช้สำหรับการขนส่งข้อมูล (เช่น mRNA) และการทำงานของเอนไซม์ (เช่น ribosomal RNA) โมเลกุลทรานสเฟอร์ RNA (tRNA) ถูกใช้เพื่อเพิ่มกรดอะมิโนระหว่างการแปลโปรตีน

สารพันธุกรรมโปรคาริโอตจัดอยู่ในโครโมโซมของแบคทีเรียทรงกลมอย่างง่ายในบริเวณนิวคลีออยด์ของไซโตพลาสซึม สารพันธุกรรมของยูคาริโอตแบ่งออกเป็น [4] โมเลกุลเชิงเส้นตรงที่เรียกว่าโครโมโซมภายในนิวเคลียสที่ไม่ต่อเนื่อง โดยปกติจะมีสารพันธุกรรมเพิ่มเติมในออร์แกเนลล์บางชนิด เช่น ไมโทคอนเดรียและคลอโรพลาสต์ (ดู ทฤษฎีเอนโดซิมไบโอติก)

เซลล์ของมนุษย์มีสารพันธุกรรมอยู่ในนิวเคลียสของเซลล์ (จีโนมนิวเคลียร์) และในไมโตคอนเดรีย (จีโนมของยล) ในมนุษย์ จีโนมนิวเคลียร์ถูกแบ่งออกเป็นโมเลกุลดีเอ็นเอเชิงเส้น 46 โมเลกุลที่เรียกว่าโครโมโซม รวมถึงโครโมโซมที่คล้ายคลึงกัน 22 คู่และโครโมโซมเพศ 1 คู่ จีโนมของไมโตคอนเดรียเป็นโมเลกุลดีเอ็นเอแบบวงกลมที่แตกต่างจากดีเอ็นเอของนิวเคลียส แม้ว่า DNA ของไมโตคอนเดรียจะมีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับโครโมโซมนิวเคลียร์ [4] มันเข้ารหัสโปรตีน 13 ชนิดที่เกี่ยวข้องกับการผลิตพลังงานยลและ tRNA จำเพาะ

สารพันธุกรรมจากต่างประเทศ (โดยปกติคือ DNA) สามารถนำเข้าสู่เซลล์เทียมได้ด้วยกระบวนการที่เรียกว่าการทรานส์เฟกชัน ซึ่งอาจจะเกิดขึ้นชั่วคราว หากไม่ได้ใส่ DNA ลงในจีโนมของเซลล์ หรือมีความเสถียร ไวรัสบางชนิดยังแทรกสารพันธุกรรมของพวกมันเข้าไปในจีโนมด้วย

ออร์แกเนลล์

ออร์แกเนลล์คือส่วนต่าง ๆ ของเซลล์ที่ได้รับการดัดแปลงและ/หรือเฉพาะเพื่อทำหน้าที่สำคัญอย่างน้อยหนึ่งอย่าง ซึ่งคล้ายคลึงกับอวัยวะของร่างกายมนุษย์ (เช่น หัวใจ ปอด และไต โดยแต่ละอวัยวะมีหน้าที่ต่างกัน) [4] ทั้งเซลล์ยูคาริโอตและโปรคาริโอตมีออร์แกเนลล์ แต่ออร์แกเนลล์โปรคาริโอตโดยทั่วไปจะง่ายกว่าและไม่ได้จับกับเมมเบรน

มีออร์แกเนลล์หลายประเภทในเซลล์ บางชนิด (เช่น นิวเคลียสและกลไกกอลจิ) มักอยู่โดดเดี่ยว ในขณะที่บางชนิด (เช่น ไมโทคอนเดรีย คลอโรพลาส เปอร์รอกซิโซม และไลโซโซม) อาจมีจำนวนมาก (หลายร้อยถึงหลายพัน) ไซโตซอลเป็นของเหลวเจลาตินที่เติมเซลล์และล้อมรอบออร์แกเนลล์

ยูคาริโอต

  • นิวเคลียสของเซลล์: ศูนย์ข้อมูลของเซลล์ นิวเคลียสของเซลล์เป็นออร์แกเนลล์ที่เห็นได้ชัดเจนที่สุดที่พบในเซลล์ยูคาริโอต เป็นที่อยู่ของโครโมโซมของเซลล์ และเป็นที่ที่เกิดการจำลองดีเอ็นเอและการสังเคราะห์อาร์เอ็นเอ (การถอดความ) เกือบทั้งหมด นิวเคลียสมีลักษณะเป็นทรงกลมและแยกออกจากไซโตพลาสซึมด้วยเมมเบรนสองชั้นที่เรียกว่าซองจดหมายนิวเคลียร์ เปลือกหุ้มนิวเคลียสจะแยกและปกป้อง DNA ของเซลล์จากโมเลกุลต่างๆ ที่อาจสร้างความเสียหายให้กับโครงสร้างโดยไม่ได้ตั้งใจหรือรบกวนการประมวลผล ระหว่างการประมวลผล DNA จะถูกคัดลอกหรือคัดลอกไปยัง RNA พิเศษที่เรียกว่า messenger RNA (mRNA) จากนั้น mRNA นี้จะถูกส่งออกจากนิวเคลียส โดยที่มันถูกแปลเป็นโมเลกุลโปรตีนจำเพาะ นิวเคลียสเป็นบริเวณเฉพาะภายในนิวเคลียสที่ประกอบหน่วยย่อยของไรโบโซม ในโปรคาริโอต การประมวลผล DNA เกิดขึ้นในไซโตพลาสซึม [4]
  • ไมโตคอนเดรียและคลอโรพลาสต์: สร้างพลังงานให้กับเซลล์ ไมโทคอนเดรียเป็นออร์แกเนลล์ที่จำลองตัวเองได้ซึ่งเกิดขึ้นในจำนวน รูปร่าง และขนาดต่างๆ ในไซโตพลาสซึมของเซลล์ยูคาริโอตทั้งหมด [4]การหายใจเกิดขึ้นในไมโทคอนเดรียของเซลล์ ซึ่งสร้างพลังงานของเซลล์โดยออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชัน โดยใช้ออกซิเจนเพื่อปลดปล่อยพลังงานที่เก็บไว้ในสารอาหารของเซลล์ (โดยทั่วไปเกี่ยวกับกลูโคส) เพื่อสร้างเอทีพี ไมโตคอนเดรียคูณด้วยฟิชชันแบบไบนารี เช่น โปรคาริโอต คลอโรพลาสต์สามารถพบได้ในพืชและสาหร่ายเท่านั้น และพวกมันจับพลังงานจากดวงอาทิตย์เพื่อสร้างคาร์โบไฮเดรตผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสง
  • เอ็นโดพลาสซึม reticulum: เอนโดพลาสมิกเรติคิวลัม (ER) เป็นเครือข่ายการขนส่งสำหรับโมเลกุลที่มีเป้าหมายสำหรับการดัดแปลงบางอย่างและปลายทางที่เฉพาะเจาะจง เมื่อเทียบกับโมเลกุลที่ลอยอย่างอิสระในไซโตพลาสซึม ER มีสองรูปแบบ: ER แบบหยาบซึ่งมีไรโบโซมบนพื้นผิวที่หลั่งโปรตีนเข้าสู่ ER และ ER เรียบซึ่งไม่มีไรโบโซม [4] ER ที่ราบรื่นมีบทบาทในการกักเก็บและปลดปล่อยแคลเซียม
  • เครื่องมือกอลจิ: หน้าที่หลักของเครื่องมือ Golgi คือการประมวลผลและบรรจุโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น โปรตีนและไขมันที่สังเคราะห์โดยเซลล์
  • ไลโซโซมและเปอร์รอกซิโซม: ไลโซโซมมีเอนไซม์ย่อยอาหาร (กรดไฮโดรเลส) พวกมันย่อยออร์แกเนลล์ที่มากเกินไปหรือเสื่อมสภาพ เศษอาหาร และไวรัสหรือแบคทีเรียที่กลืนกิน เปอร์รอกซิโซมมีเอ็นไซม์ที่กำจัดเซลล์ของเปอร์ออกไซด์ที่เป็นพิษ เซลล์ไม่สามารถเก็บเอ็นไซม์ทำลายล้างเหล่านี้ได้ หากไม่มีอยู่ในระบบที่จับกับเมมเบรน [4]
  • เซนโทรโซม: ตัวจัดระเบียบโครงร่างโครงร่าง: เซนโทรโซมผลิตไมโครทูบูลของเซลล์ ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของโครงร่างไซโต มันนำการขนส่งผ่าน ER และอุปกรณ์ Golgi เซนโตรโซมประกอบด้วยเซนทริโอล 2 อัน ซึ่งแยกระหว่างการแบ่งเซลล์และช่วยในการสร้างสปินเดิลไมโทติค มีเซนโตรโซมเดียวในเซลล์สัตว์ พวกเขายังพบในเซลล์เชื้อราและสาหร่ายบางชนิด
  • แวคิวโอล: Vacuoles sequester ของเสียและในเซลล์พืชจะกักเก็บน้ำ มักถูกอธิบายว่าเป็นพื้นที่เติมของเหลวและล้อมรอบด้วยเมมเบรน บางเซลล์ที่โดดเด่นที่สุดคือ อะมีบามีแวคิวโอลหดตัวซึ่งสามารถสูบน้ำออกจากเซลล์ได้หากมีน้ำมากเกินไป แวคิวโอลของเซลล์พืชและเซลล์เชื้อรามักจะมีขนาดใหญ่กว่าเซลล์สัตว์

ยูคาริโอตและโปรคาริโอต

  • ไรโบโซม: ไรโบโซมเป็นคอมเพล็กซ์ขนาดใหญ่ของอาร์เอ็นเอและโมเลกุลโปรตีน [4] แต่ละหน่วยประกอบด้วยสองหน่วยย่อย และทำหน้าที่เป็นสายการประกอบที่อาร์เอ็นเอจากนิวเคลียสใช้ในการสังเคราะห์โปรตีนจากกรดอะมิโน ไรโบโซมสามารถพบได้ทั้งลอยอย่างอิสระหรือจับกับเมมเบรน (เอนโดพลาสมาติกเรติคิวลัมแบบหยาบในยูคาริโอต (20)

เซลล์จำนวนมากยังมีโครงสร้างที่อยู่ภายนอกเยื่อหุ้มเซลล์ทั้งหมดหรือบางส่วน โครงสร้างเหล่านี้มีความโดดเด่นเนื่องจากไม่ได้รับการปกป้องจากสภาพแวดล้อมภายนอกโดยเยื่อหุ้มเซลล์แบบกึ่งซึมผ่านได้ เพื่อประกอบโครงสร้างเหล่านี้ ส่วนประกอบต้องถูกขนส่งข้ามเยื่อหุ้มเซลล์โดยกระบวนการส่งออก

ผนังเซลล์

เซลล์โปรคาริโอตและยูคาริโอตหลายชนิดมีผนังเซลล์ ผนังเซลล์ทำหน้าที่ปกป้องเซลล์ทั้งทางกลไกและทางเคมีจากสภาพแวดล้อม และเป็นชั้นป้องกันเพิ่มเติมสำหรับเยื่อหุ้มเซลล์ เซลล์ประเภทต่างๆ มีผนังเซลล์ที่ประกอบด้วยวัสดุที่แตกต่างกัน ผนังเซลล์พืชประกอบด้วยเซลลูโลสเป็นหลัก ผนังเซลล์ของเชื้อราประกอบด้วยไคติน และผนังเซลล์แบคทีเรียประกอบด้วย peptidoglycan

โปรคาริโอต

แคปซูล

แคปซูลเจลาตินมีอยู่ในแบคทีเรียบางชนิดที่อยู่นอกเยื่อหุ้มเซลล์และผนังเซลล์ แคปซูลอาจเป็นพอลิแซ็กคาไรด์เช่นเดียวกับในปอดบวม เยื่อหุ้มสมองอักเสบ หรือโพลีเปปไทด์ as บาซิลลัส แอนทราซิส หรือกรดไฮยาลูโรนิกเช่นเดียวกับในสเตรปโทคอกคัส แคปซูลไม่ได้ถูกทำเครื่องหมายโดยโปรโตคอลการย้อมสีปกติและสามารถตรวจพบได้ด้วยหมึกอินเดียหรือเมทิลบลูซึ่งช่วยให้มีความคมชัดสูงระหว่างเซลล์สำหรับการสังเกต [21] : 87

แฟลกเจลลา

แฟลกเจลลาเป็นออร์แกเนลล์สำหรับการเคลื่อนที่ของเซลล์ แฟลเจลลัมของแบคทีเรียขยายจากไซโตพลาสซึมผ่านเยื่อหุ้มเซลล์และขับออกมาทางผนังเซลล์ พวกมันเป็นอวัยวะที่ยาวและหนาเหมือนเส้นด้าย โปรตีนในธรรมชาติ แฟลเจลลัมชนิดต่าง ๆ พบในอาร์เคียและพบชนิดต่าง ๆ ในยูคาริโอต

ฟิมเบรีย

fimbria (พหูพจน์ fimbriae หรือที่รู้จักในชื่อ pilus, พหูพจน์ pili) เป็นเส้นใยสั้นบางคล้ายขนที่พบบนพื้นผิวของแบคทีเรีย Fimbriae เกิดจากโปรตีนที่เรียกว่า pilin (แอนติเจน) และมีหน้าที่ในการเกาะติดของแบคทีเรียกับตัวรับจำเพาะในเซลล์ของมนุษย์ (การยึดเกาะของเซลล์) มีพิลีชนิดพิเศษที่เกี่ยวข้องกับการผันคำกริยาของแบคทีเรีย

การจำลองแบบ

การแบ่งเซลล์เกี่ยวข้องกับเซลล์เดียว (เรียกว่า a เซลล์แม่) แบ่งออกเป็นสองเซลล์ลูกสาว สิ่งนี้นำไปสู่การเจริญเติบโตในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ (การเติบโตของเนื้อเยื่อ) และการสืบพันธุ์ (การสืบพันธุ์ของพืช) ในสิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์เดียว เซลล์โปรคาริโอตหารด้วยการแบ่งตัวแบบไบนารี ในขณะที่เซลล์ยูคาริโอตมักจะผ่านกระบวนการแบ่งนิวเคลียสที่เรียกว่าไมโทซิส ตามด้วยการแบ่งเซลล์ที่เรียกว่าไซโตไคเนซิส เซลล์ดิพลอยด์อาจได้รับไมโอซิสเพื่อผลิตเซลล์เดี่ยว โดยปกติสี่เซลล์เซลล์แฮพลอยด์ทำหน้าที่เป็นเซลล์สืบพันธุ์ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ โดยหลอมรวมเพื่อสร้างเซลล์ซ้ำใหม่

การจำลองแบบดีเอ็นเอหรือกระบวนการทำซ้ำจีโนมของเซลล์ [4] มักเกิดขึ้นเมื่อเซลล์แบ่งตัวผ่านไมโทซิสหรือฟิชชันแบบไบนารี สิ่งนี้เกิดขึ้นในช่วง S ของวัฏจักรเซลล์

ในไมโอซิส DNA จะถูกจำลองเพียงครั้งเดียวในขณะที่เซลล์แบ่งสองครั้ง การจำลองแบบดีเอ็นเอเกิดขึ้นก่อนไมโอซิส I เท่านั้น การจำลองดีเอ็นเอไม่เกิดขึ้นเมื่อเซลล์แบ่งตัวเป็นครั้งที่สองในไมโอซิส II [22] การจำลองแบบ เช่นเดียวกับกิจกรรมของเซลล์ทั้งหมด ต้องใช้โปรตีนเฉพาะสำหรับการทำงาน [4]

การซ่อมแซมดีเอ็นเอ

โดยทั่วไป เซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดประกอบด้วยระบบเอนไซม์ที่สแกนดีเอ็นเอของพวกมันเพื่อตรวจหาความเสียหายและดำเนินการตามกระบวนการซ่อมแซมเมื่อตรวจพบความเสียหาย [23] กระบวนการซ่อมแซมที่หลากหลายได้พัฒนาขึ้นในสิ่งมีชีวิตตั้งแต่แบคทีเรียไปจนถึงมนุษย์ ความชุกอย่างแพร่หลายของกระบวนการซ่อมแซมเหล่านี้บ่งชี้ถึงความสำคัญของการรักษา DNA ของเซลล์ให้อยู่ในสภาพที่ไม่เสียหาย เพื่อหลีกเลี่ยงการตายของเซลล์หรือข้อผิดพลาดในการจำลองแบบอันเนื่องมาจากความเสียหายที่อาจนำไปสู่การกลายพันธุ์ อี. โคไล แบคทีเรียเป็นตัวอย่างที่มีการศึกษามาเป็นอย่างดีของสิ่งมีชีวิตในเซลล์ซึ่งมีกระบวนการซ่อมแซมดีเอ็นเอที่กำหนดไว้อย่างชัดเจนหลากหลาย ซึ่งรวมถึง: (1) การซ่อมแซมการตัดตอนนิวคลีโอไทด์ (2) การซ่อมแซม DNA ที่ไม่ตรงกัน (3) การต่อปลายที่ไม่สัมพันธ์กันของการแยกเกลียวคู่ (4) การซ่อมแซมแบบรีคอมบิเนชันและ (5) การซ่อมแซมที่ขึ้นกับแสง (การกระตุ้นด้วยแสง)

การเจริญเติบโตและการเผาผลาญ

ระหว่างการแบ่งเซลล์ที่ต่อเนื่องกัน เซลล์จะเติบโตผ่านการทำงานของเมแทบอลิซึมของเซลล์ เมแทบอลิซึมของเซลล์เป็นกระบวนการที่แต่ละเซลล์ประมวลผลโมเลกุลของสารอาหาร เมตาบอลิซึมแบ่งออกเป็นสองส่วนที่แตกต่างกัน: แคแทบอลิซึม ซึ่งเซลล์สลายโมเลกุลที่ซับซ้อนเพื่อผลิตพลังงานและพลังงานลด และแอแนบอลิซึม ซึ่งเซลล์ใช้พลังงานและพลังงานลดเพื่อสร้างโมเลกุลที่ซับซ้อนและทำหน้าที่ทางชีวภาพอื่นๆ น้ำตาลเชิงซ้อนที่ร่างกายบริโภคสามารถแบ่งออกเป็นโมเลกุลน้ำตาลที่เรียบง่ายกว่าที่เรียกว่าโมโนแซ็กคาไรด์ เช่น กลูโคส เมื่อเข้าไปในเซลล์ กลูโคสจะถูกย่อยสลายเพื่อสร้างอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP) [4] เป็นโมเลกุลที่มีพลังงานที่หาได้ง่าย ผ่านสองวิถีทางที่แตกต่างกัน

การสังเคราะห์โปรตีน

เซลล์มีความสามารถในการสังเคราะห์โปรตีนใหม่ ซึ่งจำเป็นสำหรับการปรับและบำรุงรักษากิจกรรมของเซลล์ กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของโมเลกุลโปรตีนใหม่จากการสร้างกรดอะมิโนตามข้อมูลที่เข้ารหัสใน DNA/RNA การสังเคราะห์โปรตีนโดยทั่วไปประกอบด้วยสองขั้นตอนหลัก: การถอดความและการแปล

การถอดความเป็นกระบวนการที่ใช้ข้อมูลทางพันธุกรรมใน DNA เพื่อสร้างสาย RNA เสริม จากนั้นสาย RNA นี้จะถูกประมวลผลเพื่อให้ RNA ของผู้ส่งสาร (mRNA) ซึ่งสามารถย้ายผ่านเซลล์ได้อย่างอิสระ โมเลกุล mRNA จับกับสารเชิงซ้อนของโปรตีน-RNA ที่เรียกว่าไรโบโซมที่อยู่ในไซโทซอล ซึ่งจะถูกแปลเป็นลำดับโพลีเปปไทด์ ไรโบโซมเป็นสื่อกลางในการก่อรูปลำดับพอลิเปปไทด์ตามลำดับ mRNA ลำดับ mRNA เกี่ยวข้องโดยตรงกับลำดับพอลิเปปไทด์โดยการจับเพื่อถ่ายโอนโมเลกุลตัวปรับต่อ RNA (tRNA) ในกระเป๋าสำหรับจับภายในไรโบโซม จากนั้นโพลีเปปไทด์ใหม่จะพับเป็นโมเลกุลโปรตีนสามมิติที่ใช้งานได้

การเคลื่อนไหว

สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวสามารถเคลื่อนที่เพื่อหาอาหารหรือหลบหนีผู้ล่า กลไกการเคลื่อนไหวทั่วไป ได้แก่ แฟลกเจลลาและซีเลีย

ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ เซลล์สามารถเคลื่อนที่ได้ในระหว่างกระบวนการ เช่น การรักษาบาดแผล การตอบสนองของภูมิคุ้มกัน และการแพร่กระจายของมะเร็ง ตัวอย่างเช่น ในการรักษาบาดแผลในสัตว์ เซลล์เม็ดเลือดขาวจะเคลื่อนไปที่บริเวณแผลเพื่อฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดการติดเชื้อ การเคลื่อนที่ของเซลล์เกี่ยวข้องกับตัวรับจำนวนมาก, การเชื่อมขวาง, การรวมกลุ่ม, การจับ, การยึดเกาะ, มอเตอร์และโปรตีนอื่นๆ [24] กระบวนการแบ่งออกเป็นสามขั้นตอน – การยื่นออกมาของขอบชั้นนำของเซลล์ การยึดเกาะของขอบชั้นนำและการยึดเกาะที่ตัวเซลล์และด้านหลัง และการหดตัวของโครงร่างเซลล์เพื่อดึงเซลล์ไปข้างหน้า แต่ละขั้นตอนขับเคลื่อนด้วยแรงทางกายภาพที่สร้างขึ้นโดยส่วนเฉพาะของโครงร่างโครงร่าง [25] [26]

การนำทาง การควบคุม และการสื่อสาร

ในเดือนสิงหาคม 2020 นักวิทยาศาสตร์ได้บรรยายถึงเซลล์ทางเดียว โดยเฉพาะอย่างยิ่งเซลล์ของราเมือกและเซลล์ที่ได้จากมะเร็งตับอ่อนของเมาส์ สามารถนำทางผ่านร่างกายได้อย่างมีประสิทธิภาพและระบุเส้นทางที่ดีที่สุดผ่านเขาวงกตที่ซับซ้อน: ทำให้เกิดการไล่ระดับสีหลังจากทำลายสารดูดกลืนเคมีที่กระจายตัวออกมา ช่วยให้พวกเขาสัมผัสทางแยกเขาวงกตที่กำลังจะเกิดขึ้นก่อนจะไปถึง รวมทั้งบริเวณหัวมุม [27] [28] [29]


ออร์แกเนลล์

ออร์แกเนลล์เป็นลักษณะทั่วไปของเซลล์ยูคาริโอต ออร์แกเนลล์ต่างๆ ได้วิวัฒนาการมาเป็นเวลาหลายล้านปีเพื่อทำหน้าที่ต่างๆ ภายในเซลล์ บางส่วนแพร่หลายไปทั่วโดเมนยูคาริโอต บางชนิดพบได้น้อยกว่าและพบได้ในยูคาริโอตหนึ่งหรือสองกลุ่มเท่านั้น

ออร์แกเนลล์ที่สำคัญ ได้แก่ นิวเคลียส ไมโทคอนเดรีย คลอโรพลาสต์ และเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม ไมโตคอนเดรียเกี่ยวข้องกับกระบวนการหายใจระดับเซลล์ โดยที่น้ำตาลจะถูกย่อยสลายและเปลี่ยนเป็นพลังงานระดับเซลล์

คลอโรพลาสต์พบได้ในเซลล์ของพืชและสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงอื่นๆ คลอโรพลาสต์ภายในเป็นที่ที่เซลล์พืชสามารถใช้พลังงานจากดวงอาทิตย์เพื่อสร้างน้ำตาลจากคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ

เอนโดพลาสมิกเรติคูลัมเป็นเครือข่ายของเยื่อหุ้มเซลล์ที่ติดอยู่กับเยื่อหุ้มของนิวเคลียส เอนโดพลาสมิกเรติคูลัมเกี่ยวข้องกับงานที่สำคัญหลายอย่าง เช่น การผลิตโปรตีน การสลายไขมันและคาร์โบไฮเดรต

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเซลล์ โปรดดูหน้าเหล่านี้ในเว็บไซต์ของเรา:
เซลล์ | เซลล์ยูคาริโอต | เซลล์โปรคาริโอต | เซลล์สัตว์ | เซลล์พืช


ธีมและแนวคิดของชีววิทยา

ชีววิทยา เป็นศาสตร์ที่ศึกษาชีวิต ชีวิตคืออะไรกันแน่? นี่อาจฟังดูเป็นคำถามงี่เง่าที่มีคำตอบที่ชัดเจน แต่ก็ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะกำหนดชีวิต ตัวอย่างเช่น สาขาวิชาชีววิทยาที่เรียกว่าไวรัสวิทยาศึกษาไวรัส ซึ่งแสดงคุณลักษณะบางอย่างของสิ่งมีชีวิต แต่ไม่มีลักษณะอื่น ปรากฎว่าแม้ว่าไวรัสสามารถโจมตีสิ่งมีชีวิต ทำให้เกิดโรค และแม้แต่การสืบพันธุ์ได้ แต่ก็ไม่เป็นไปตามเกณฑ์ที่นักชีววิทยาใช้ในการกำหนดชีวิต

จากจุดเริ่มต้นแรกสุด ชีววิทยาได้ต่อสู้กับคำถามสี่ข้อ: อะไรคือคุณสมบัติที่ใช้ร่วมกันที่ทำให้บางสิ่งบางอย่าง "มีชีวิต"? สิ่งมีชีวิตต่างๆ เหล่านั้นทำงานอย่างไร? เมื่อต้องเผชิญกับความหลากหลายอันน่าทึ่งของชีวิต เราจะจัดระบบสิ่งมีชีวิตประเภทต่างๆ อย่างไรให้เข้าใจได้ดีขึ้น? และในที่สุด—สิ่งที่นักชีววิทยาคนใดพยายามทำความเข้าใจในที่สุด—ความหลากหลายนี้เกิดขึ้นได้อย่างไรและดำเนินต่อไปอย่างไร เมื่อมีการค้นพบสิ่งมีชีวิตใหม่ทุกวัน นักชีววิทยายังคงแสวงหาคำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้และคำถามอื่นๆ

คุณสมบัติของชีวิต

สิ่งมีชีวิตทุกกลุ่มมีลักษณะหรือหน้าที่หลักหลายประการ: ลำดับ ความอ่อนไหวหรือการตอบสนองต่อสิ่งเร้า การสืบพันธุ์ การปรับตัว การเติบโตและการพัฒนา การควบคุม สภาวะสมดุล และการประมวลผลพลังงาน เมื่อพิจารณาร่วมกัน คุณลักษณะทั้ง ๘ ประการนี้ใช้กำหนดชีวิต

คำสั่ง

สิ่งมีชีวิตเป็นโครงสร้างที่มีการจัดระเบียบสูงที่ประกอบด้วยเซลล์ตั้งแต่หนึ่งเซลล์ขึ้นไป แม้แต่สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่ธรรมดามากก็ยังซับซ้อนอย่างน่าทึ่ง ภายในเซลล์แต่ละเซลล์ อะตอมประกอบขึ้นเป็นโมเลกุล สิ่งเหล่านี้ประกอบเป็นส่วนประกอบของเซลล์หรือออร์แกเนลล์ สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ซึ่งอาจประกอบด้วยเซลล์หลายล้านเซลล์ มีความได้เปรียบเหนือสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว โดยที่เซลล์ของพวกมันสามารถเชี่ยวชาญเป็นพิเศษเพื่อทำหน้าที่เฉพาะ และแม้กระทั่งเสียสละในบางสถานการณ์เพื่อประโยชน์ของสิ่งมีชีวิตโดยรวม วิธีที่เซลล์พิเศษเหล่านี้มารวมกันเพื่อสร้างอวัยวะ เช่น หัวใจ ปอด หรือผิวหนังในสิ่งมีชีวิต เช่น คางคกที่แสดงใน [ลิงก์] จะกล่าวถึงในภายหลัง

ความอ่อนไหวหรือการตอบสนองต่อสิ่งเร้า

สิ่งมีชีวิตตอบสนองต่อสิ่งเร้าที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่น พืชสามารถโค้งงอเข้าหาแหล่งกำเนิดแสงหรือตอบสนองต่อการสัมผัส ([ลิงก์]) แม้แต่แบคทีเรียขนาดเล็กก็สามารถเคลื่อนเข้าหาหรือออกจากสารเคมี (กระบวนการที่เรียกว่าเคมีบำบัด) หรือแสง (โฟโตแทกซิส) การเคลื่อนไหวไปสู่สิ่งเร้าถือเป็นการตอบสนองเชิงบวก ในขณะที่การเคลื่อนไหวออกห่างจากสิ่งเร้าถือเป็นการตอบสนองเชิงลบ

ชมวิดีโอนี้เพื่อดูว่าพืชที่บอบบางตอบสนองต่อการกระตุ้นด้วยการสัมผัสอย่างไร

การสืบพันธุ์

สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวสืบพันธุ์ได้โดยการทำซ้ำดีเอ็นเอของพวกมันในตอนแรก ซึ่งเป็นสารพันธุกรรม จากนั้นจึงแบ่งเท่าๆ กันในขณะที่เซลล์เตรียมที่จะแบ่งเพื่อสร้างเซลล์ใหม่สองเซลล์ สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์จำนวนมาก (ซึ่งประกอบด้วยเซลล์มากกว่าหนึ่งเซลล์) ผลิตเซลล์สืบพันธุ์แบบพิเศษซึ่งจะสร้างบุคคลใหม่ เมื่อเกิดการสืบพันธุ์ ดีเอ็นเอที่มียีนจะถูกส่งไปยังลูกหลานของสิ่งมีชีวิต ยีนเหล่านี้เป็นสาเหตุที่ทำให้ลูกหลานอยู่ในสายพันธุ์เดียวกันและจะมีลักษณะคล้ายคลึงกับพ่อแม่ เช่น สีของขนและกรุ๊ปเลือด

การปรับตัว

สิ่งมีชีวิตทั้งหมดมีความ "พอดี" กับสภาพแวดล้อมของพวกมัน นักชีววิทยาอ้างถึงความพอดีนี้ว่าเป็นการปรับตัว และเป็นผลสืบเนื่องของวิวัฒนาการโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติ ซึ่งดำเนินการในทุกเชื้อสายของสิ่งมีชีวิตที่มีการสืบพันธุ์ ตัวอย่างของการปรับตัวมีความหลากหลายและมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ตั้งแต่อาร์เคียที่ทนความร้อนซึ่งอาศัยอยู่ในบ่อน้ำพุร้อนที่เดือดพล่านไปจนถึงความยาวของลิ้นของผีเสื้อกลางคืนที่กินน้ำหวานซึ่งตรงกับขนาดของดอกไม้ที่มันกินเข้าไป การปรับตัวทั้งหมดช่วยเพิ่มศักยภาพในการสืบพันธุ์ของบุคคลที่แสดงออก รวมถึงความสามารถในการอยู่รอดในการสืบพันธุ์ การปรับตัวไม่คงที่ เมื่อสภาพแวดล้อมเปลี่ยนแปลงไป การคัดเลือกโดยธรรมชาติทำให้คุณลักษณะของบุคคลในประชากรติดตามการเปลี่ยนแปลงเหล่านั้น

การเติบโตและการพัฒนา

สิ่งมีชีวิตเติบโตและพัฒนาตามคำแนะนำเฉพาะที่เข้ารหัสโดยยีนของพวกมัน ยีนเหล่านี้ให้คำแนะนำที่จะควบคุมการเจริญเติบโตและการพัฒนาของเซลล์ เพื่อให้แน่ใจว่าเด็กของสปีชีส์ ([ลิงก์]) จะเติบโตขึ้นเพื่อแสดงคุณลักษณะหลายอย่างที่เหมือนกันกับพ่อแม่ของมัน

ระเบียบข้อบังคับ

แม้แต่สิ่งมีชีวิตที่เล็กที่สุดก็ยังซับซ้อนและต้องการกลไกควบคุมหลายอย่างเพื่อประสานการทำงานภายใน เช่น การขนส่งสารอาหาร การตอบสนองต่อสิ่งเร้า และการรับมือกับความเครียดจากสิ่งแวดล้อม ตัวอย่างเช่น ระบบอวัยวะ เช่น ระบบย่อยอาหารหรือระบบไหลเวียนโลหิต ทำหน้าที่เฉพาะ เช่น การนำออกซิเจนไปทั่วร่างกาย กำจัดของเสีย ส่งสารอาหารไปยังทุกเซลล์ และทำให้ร่างกายเย็นลง

สภาวะสมดุล

เพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง เซลล์ต้องมีสภาวะที่เหมาะสม เช่น อุณหภูมิที่เหมาะสม ค่า pH และความเข้มข้นของสารเคมีที่หลากหลาย อย่างไรก็ตาม เงื่อนไขเหล่านี้อาจเปลี่ยนแปลงจากช่วงเวลาหนึ่งไปสู่อีกช่วงเวลาหนึ่ง สิ่งมีชีวิตสามารถรักษาสภาพภายในให้อยู่ในขอบเขตที่แคบได้เกือบตลอดเวลา แม้จะมีการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อม ผ่านกระบวนการที่เรียกว่า สภาวะสมดุล หรือ “สภาวะคงตัว”—ความสามารถของสิ่งมีชีวิตในการรักษาสภาพภายในให้คงที่ ตัวอย่างเช่น สิ่งมีชีวิตจำนวนมากควบคุมอุณหภูมิร่างกายในกระบวนการที่เรียกว่าการควบคุมอุณหภูมิ สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในสภาพอากาศหนาวเย็น เช่น หมีขั้วโลก ([link]) มีโครงสร้างของร่างกายที่ช่วยให้พวกมันทนต่ออุณหภูมิต่ำและช่วยรักษาความร้อนในร่างกาย ในสภาพอากาศร้อน สิ่งมีชีวิตมีวิธีต่างๆ (เช่น เหงื่อออกในคนหรือหอบในสุนัข) ที่ช่วยให้ร่างกายขับความร้อนส่วนเกิน

การประมวลผลพลังงาน

สิ่งมีชีวิตทั้งหมด (เช่น แร้งแคลิฟอร์เนียที่แสดงใน [ลิงก์]) ใช้แหล่งพลังงานสำหรับกิจกรรมการเผาผลาญของพวกมัน สิ่งมีชีวิตบางชนิดจับพลังงานจากดวงอาทิตย์และแปลงเป็นพลังงานเคมีในอาหาร บางชนิดใช้พลังงานเคมีจากโมเลกุลที่พวกมันรับเข้าไป

ระดับการจัดระเบียบของสิ่งมีชีวิต

สิ่งมีชีวิตได้รับการจัดระเบียบและจัดโครงสร้างอย่างสูง ตามลำดับชั้นจากขนาดเล็กไปขนาดใหญ่ NS อะตอม เป็นหน่วยของสสารที่เล็กที่สุดและเป็นพื้นฐานที่สุด ประกอบด้วยนิวเคลียสที่ล้อมรอบด้วยอิเล็กตรอน อะตอมก่อตัวเป็นโมเลกุล NS โมเลกุล เป็นโครงสร้างทางเคมีที่ประกอบด้วยอะตอมอย่างน้อยสองอะตอมที่ยึดเข้าด้วยกันโดยพันธะเคมี โมเลกุลมากมายที่มีความสำคัญทางชีววิทยาคือ โมเลกุลขนาดใหญ่โมเลกุลขนาดใหญ่ที่มักเกิดขึ้นจากการรวมหน่วยขนาดเล็กที่เรียกว่าโมโนเมอร์ ตัวอย่างของโมเลกุลขนาดใหญ่คือกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) ([ลิงก์]) ซึ่งมีคำแนะนำสำหรับการทำงานของสิ่งมีชีวิตที่มีอยู่

หากต้องการดูภาพเคลื่อนไหวของโมเลกุล DNA นี้ คลิกที่นี่

บางเซลล์มีมวลรวมของโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์เหล่านี้เรียกว่า ออร์แกเนลล์. ออร์แกเนลล์เป็นโครงสร้างขนาดเล็กที่มีอยู่ภายในเซลล์และทำหน้าที่เฉพาะทาง สิ่งมีชีวิตทั้งหมดประกอบด้วยเซลล์ เซลล์ ตัวมันเองเป็นหน่วยพื้นฐานที่เล็กที่สุดของโครงสร้างและหน้าที่ในสิ่งมีชีวิต (ข้อกำหนดนี้เป็นเหตุว่าทำไมไวรัสจึงไม่ถือว่ามีชีวิต: ไม่ได้สร้างจากเซลล์ ในการสร้างไวรัสใหม่ พวกมันต้องบุกรุกและจี้เซลล์ที่มีชีวิตเท่านั้นจึงจะได้รับวัสดุที่จำเป็นสำหรับการสืบพันธุ์) สิ่งมีชีวิตบางชนิดประกอบด้วย เซลล์เดียวและอื่น ๆ เป็นหลายเซลล์ เซลล์จัดเป็นโปรคาริโอตหรือยูคาริโอต โปรคาริโอต เป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่ไม่มีออร์แกเนลล์ล้อมรอบด้วยเมมเบรนและไม่มีนิวเคลียสล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มนิวเคลียสตรงกันข้ามเซลล์ของ ยูคาริโอต มีออร์แกเนลล์และนิวเคลียสที่จับกับเมมเบรน

ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ส่วนใหญ่ เซลล์รวมตัวกันเพื่อสร้าง เนื้อเยื่อซึ่งเป็นกลุ่มของเซลล์ที่คล้ายคลึงกันซึ่งทำหน้าที่เดียวกัน อวัยวะ เป็นกลุ่มของเนื้อเยื่อที่จัดกลุ่มเข้าด้วยกันตามหน้าที่ร่วมกัน อวัยวะมีอยู่ไม่เฉพาะในสัตว์แต่ยังมีในพืชด้วย หนึ่ง ระบบอวัยวะ เป็นระดับที่สูงขึ้นขององค์กรที่ประกอบด้วยอวัยวะที่เกี่ยวข้องกับการทำงาน ตัวอย่างเช่น สัตว์มีกระดูกสันหลังมีระบบอวัยวะหลายอย่าง เช่น ระบบไหลเวียนเลือดที่ลำเลียงเลือดไปทั่วร่างกายและเข้าและออกจากปอด รวมถึงอวัยวะต่างๆ เช่น หัวใจและหลอดเลือด สิ่งมีชีวิต เป็นสิ่งมีชีวิตส่วนบุคคล ตัวอย่างเช่น ต้นไม้แต่ละต้นในป่าเป็นสิ่งมีชีวิต โปรคาริโอตเซลล์เดียวและยูคาริโอตเซลล์เดียวถือเป็นสิ่งมีชีวิตและโดยทั่วไปจะเรียกว่าจุลินทรีย์

ข้อความใดต่อไปนี้เป็นเท็จ

  1. เนื้อเยื่ออยู่ภายในอวัยวะที่มีอยู่ภายในระบบอวัยวะ
  2. ชุมชนมีอยู่ภายในประชากรที่มีอยู่ภายในระบบนิเวศ
  3. ออร์แกเนลล์มีอยู่ภายในเซลล์ซึ่งอยู่ภายในเนื้อเยื่อ
  4. ชุมชนมีอยู่ภายในระบบนิเวศที่มีอยู่ในชีวมณฑล

บุคคลทั้งหมดของสายพันธุ์ที่อาศัยอยู่ในพื้นที่เฉพาะเรียกว่า ประชากร. ตัวอย่างเช่น ป่าอาจมีต้นสนสีขาวจำนวนมาก ต้นสนเหล่านี้เป็นตัวแทนของประชากรต้นสนสีขาวในป่าแห่งนี้ ประชากรที่แตกต่างกันอาจอาศัยอยู่ในพื้นที่เดียวกัน ตัวอย่างเช่น ป่าที่มีต้นสนประกอบด้วยประชากรไม้ดอกและแมลงและจำนวนจุลินทรีย์ NS ชุมชน คือชุดของประชากรที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่ง ตัวอย่างเช่น ต้นไม้ ดอกไม้ แมลง และประชากรอื่นๆ ในป่าทั้งหมดล้วนเป็นชุมชนของป่า ป่าไม้เองเป็นระบบนิเวศ หนึ่ง ระบบนิเวศ ประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่ง ร่วมกับส่วนที่ไม่มีชีวิตหรือไม่มีชีวิต เช่น ไนโตรเจนในดินหรือน้ำฝน ในระดับสูงสุดขององค์กร ([link]) ที่ ชีวมณฑล คือกลุ่มของระบบนิเวศทั้งหมด และเป็นตัวแทนของโซนชีวิตบนโลก ประกอบด้วยดิน น้ำ และบางส่วนของชั้นบรรยากาศ

ความหลากหลายของชีวิต

วิทยาศาสตร์ทางชีววิทยามีขอบเขตที่กว้างมาก เนื่องจากสิ่งมีชีวิตบนโลกมีความหลากหลายอย่างมาก ที่มาของความหลากหลายนี้คือ วิวัฒนาการ, กระบวนการของการเปลี่ยนแปลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปในระหว่างที่มีสายพันธุ์ใหม่เกิดขึ้นจากสายพันธุ์เก่า นักชีววิทยาเชิงวิวัฒนาการศึกษาวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตในทุกสิ่งตั้งแต่โลกด้วยกล้องจุลทรรศน์ไปจนถึงระบบนิเวศ

ในศตวรรษที่ 18 นักวิทยาศาสตร์ชื่อ Carl Linnaeus เสนอให้จัดสิ่งมีชีวิตที่รู้จักให้เป็นอนุกรมวิธานแบบลำดับชั้นเป็นครั้งแรก ในระบบนี้ สปีชีส์ที่มีความคล้ายคลึงกันมากที่สุดจะถูกรวมเข้าด้วยกันภายในกลุ่มที่เรียกว่าสกุล นอกจากนี้ สกุลที่คล้ายกัน (พหูพจน์ของสกุล) ถูกรวมเข้าด้วยกันภายในครอบครัว การจัดกลุ่มนี้จะดำเนินต่อไปจนกว่าสิ่งมีชีวิตทั้งหมดจะถูกรวบรวมออกเป็นกลุ่มที่ระดับสูงสุด ระบบอนุกรมวิธานในปัจจุบันมีแปดระดับในลำดับชั้น จากต่ำสุดไปสูงสุด ได้แก่ สปีชีส์ สกุล ครอบครัว ระเบียบ คลาส ไฟลัม อาณาจักร โดเมน ดังนั้นสปีชีส์จึงถูกจัดกลุ่มภายในจำพวก จำพวกถูกจัดกลุ่มภายในตระกูล ครอบครัวจะถูกจัดกลุ่มตามคำสั่ง และอื่นๆ ([ลิงก์])

โดเมนระดับสูงสุดคือส่วนเสริมที่ค่อนข้างใหม่ของระบบตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1990 ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์รู้จักสิ่งมีชีวิตสามประเภท ได้แก่ ยูคาริยา อาร์เคีย และแบคทีเรีย โดเมน Eukarya มีสิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์ที่มีนิวเคลียส ประกอบด้วยอาณาจักรของเชื้อรา พืช สัตว์ และอาณาจักรของพวกต่อต้าน อาร์เคียเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่ไม่มีนิวเคลียสและรวมถึงสัตว์หัวรุนแรงจำนวนมากที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น น้ำพุร้อน แบคทีเรียเป็นอีกกลุ่มหนึ่งของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิงโดยไม่มีนิวเคลียส ([ลิงก์]) ทั้งอาร์เคียและแบคทีเรียเป็นโปรคาริโอต ซึ่งเป็นชื่อที่ไม่เป็นทางการสำหรับเซลล์ที่ไม่มีนิวเคลียส การรับรู้ในปี 1990 ว่า “แบคทีเรีย” บางตัวซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อ Archaea นั้นแตกต่างกันในทางพันธุกรรมและทางชีวเคมีจากเซลล์แบคทีเรียอื่น ๆ เช่นเดียวกับที่มาจากยูคาริโอต กระตุ้นให้เกิดข้อเสนอแนะให้แบ่งชีวิตออกเป็นสามโดเมน การเปลี่ยนแปลงอย่างมากในความรู้ของเราเกี่ยวกับต้นไม้แห่งชีวิตแสดงให้เห็นว่าการจำแนกประเภทไม่ถาวรและจะเปลี่ยนแปลงเมื่อมีข้อมูลใหม่

นอกจากระบบอนุกรมวิธานแบบลำดับชั้นแล้ว Linnaeus ยังเป็นคนแรกที่ตั้งชื่อสิ่งมีชีวิตโดยใช้ชื่อที่ไม่ซ้ำกันสองชื่อ ซึ่งปัจจุบันเรียกว่าระบบการตั้งชื่อแบบทวินาม ก่อนหน้า Linnaeus การใช้ชื่อสามัญเพื่ออ้างถึงสิ่งมีชีวิตทำให้เกิดความสับสนเนื่องจากมีความแตกต่างในระดับภูมิภาคในชื่อสามัญเหล่านี้ ชื่อทวินามประกอบด้วยชื่อสกุล (ซึ่งเป็นตัวพิมพ์ใหญ่) และชื่อสปีชีส์ (ตัวพิมพ์เล็กทั้งหมด) ชื่อทั้งสองถูกตั้งค่าเป็นตัวเอียงเมื่อพิมพ์ ทุกสปีชีส์จะได้รับทวินามที่ไม่ซ้ำกันซึ่งเป็นที่รู้จักทั่วโลก เพื่อให้นักวิทยาศาสตร์ในสถานที่ใดก็ได้สามารถรู้ว่าสิ่งมีชีวิตใดกำลังถูกอ้างถึง ตัวอย่างเช่น นกบลูเจย์ในอเมริกาเหนือเป็นที่รู้จักในชื่อ Cyanocitta cristata. สายพันธุ์ของเราเองคือ โฮโมเซเปียนส์.

Carl Woese และต้นไม้สายวิวัฒนาการ ความสัมพันธ์เชิงวิวัฒนาการของรูปแบบชีวิตต่างๆ บนโลกสามารถสรุปได้ในต้นไม้สายวิวัฒนาการ NS ต้นไม้สายวิวัฒนาการ เป็นแผนภาพแสดงความสัมพันธ์เชิงวิวัฒนาการระหว่างสปีชีส์ทางชีววิทยาตามความเหมือนและความแตกต่างในลักษณะทางพันธุกรรมหรือทางกายภาพหรือทั้งสองอย่าง ต้นไม้สายวิวัฒนาการประกอบด้วยจุดกิ่งหรือโหนดและกิ่งก้าน โหนดภายในเป็นตัวแทนของบรรพบุรุษและเป็นจุดในวิวัฒนาการเมื่อตามหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ บรรพบุรุษคิดว่าจะแยกออกเพื่อสร้างสายพันธุ์ใหม่สองสายพันธุ์ ความยาวของแต่ละสาขาถือได้ว่าเป็นค่าประมาณของเวลาสัมพัทธ์

ในอดีต นักชีววิทยาได้จัดกลุ่มสิ่งมีชีวิตออกเป็น 5 อาณาจักร ได้แก่ สัตว์ พืช เชื้อรา กลุ่มโปรติสต์ และแบคทีเรียงานบุกเบิกของนักจุลชีววิทยาชาวอเมริกัน Carl Woese ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 ได้แสดงให้เห็นว่าชีวิตบนโลกได้วิวัฒนาการไปตามสายเลือดสามสาย ซึ่งปัจจุบันเรียกว่าโดเมน ได้แก่ แบคทีเรีย อาร์เคีย และยูคาริยา Woese เสนอโดเมนนี้เป็นระดับอนุกรมวิธานใหม่และ Archaea เป็นโดเมนใหม่ เพื่อสะท้อนถึงต้นไม้สายวิวัฒนาการใหม่ ([ลิงก์]) สิ่งมีชีวิตจำนวนมากที่อยู่ในโดเมน Archaea อาศัยอยู่ภายใต้สภาวะที่รุนแรงและเรียกว่า extremophiles ในการสร้างต้นไม้ของเขา Woese ใช้ความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมมากกว่าความคล้ายคลึงกันตามสัณฐานวิทยา (รูปร่าง) ยีนต่าง ๆ ถูกใช้ในการศึกษาสายวิวัฒนาการ ต้นไม้ของ Woese สร้างขึ้นจากการจัดลำดับเปรียบเทียบของยีนที่มีการกระจายอย่างทั่วถึง พบในรูปแบบที่เปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในทุกสิ่งมีชีวิต อนุรักษ์ไว้ (หมายความว่ายีนเหล่านี้ยังคงมีการเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยตลอดวิวัฒนาการ) และมีความยาวที่เหมาะสม

สาขาวิชาชีววิทยา

ขอบเขตของชีววิทยากว้างและมีหลายสาขาและสาขาวิชาย่อย นักชีววิทยาอาจศึกษาสาขาวิชาย่อยเหล่านี้และทำงานในสาขาที่มุ่งเน้นมากขึ้น ตัวอย่างเช่น อณูชีววิทยาศึกษากระบวนการทางชีววิทยาในระดับโมเลกุล รวมถึงปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล เช่น DNA, RNA และโปรตีน ตลอดจนวิธีการควบคุม จุลชีววิทยาเป็นการศึกษาโครงสร้างและหน้าที่ของจุลินทรีย์ เป็นสาขาที่ค่อนข้างกว้าง และขึ้นอยู่กับหัวข้อของการศึกษา นอกจากนี้ยังมีนักสรีรวิทยาของจุลินทรีย์ นักนิเวศวิทยา และนักพันธุศาสตร์ เป็นต้น

อีกสาขาหนึ่งของการศึกษาทางชีววิทยา ชีววิทยา ศึกษาชีววิทยาของระบบประสาท และถึงแม้จะถือว่าเป็นสาขาหนึ่งของชีววิทยา แต่ก็ได้รับการยอมรับว่าเป็นสาขาวิชาสหวิทยาการที่เรียกว่าประสาทวิทยาศาสตร์ เนื่องจากลักษณะสหวิทยาการ สาขาวิชาย่อยนี้จึงศึกษาหน้าที่ต่างๆ ของระบบประสาทโดยใช้วิธีการระดับโมเลกุล เซลล์ พัฒนาการ การแพทย์ และการคำนวณ

ซากดึกดำบรรพ์เป็นอีกสาขาวิชาหนึ่งของชีววิทยา ใช้ฟอสซิลเพื่อศึกษาประวัติศาสตร์ของชีวิต ([ลิงก์]) สัตววิทยาและพฤกษศาสตร์เป็นการศึกษาสัตว์และพืชตามลำดับ นักชีววิทยายังสามารถเชี่ยวชาญในฐานะนักเทคโนโลยีชีวภาพ นักนิเวศวิทยา หรือนักสรีรวิทยา เพื่อระบุเฉพาะบางพื้นที่ นักเทคโนโลยีชีวภาพใช้ความรู้ทางชีววิทยาเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์ นักนิเวศวิทยาศึกษาปฏิสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตในสภาพแวดล้อมของพวกเขา นักสรีรวิทยาศึกษาการทำงานของเซลล์ เนื้อเยื่อ และอวัยวะต่างๆ นี่เป็นเพียงตัวอย่างเล็กๆ น้อยๆ จากหลายๆ สาขาที่นักชีววิทยาสามารถติดตามได้ จากร่างกายของเราไปสู่โลกที่เราอาศัยอยู่ การค้นพบทางชีววิทยาสามารถส่งผลกระทบต่อเราโดยตรงและสำคัญมาก เราพึ่งพาการค้นพบเหล่านี้เพื่อสุขภาพของเรา แหล่งอาหารของเรา และประโยชน์ที่ได้รับจากระบบนิเวศของเรา ด้วยเหตุนี้ ความรู้ด้านชีววิทยาจึงสามารถเป็นประโยชน์ต่อการตัดสินใจในชีวิตประจำวันของเราได้

การพัฒนาเทคโนโลยีในศตวรรษที่ 20 ที่ยังคงดำเนินต่อไปในปัจจุบัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเทคโนโลยีเพื่ออธิบายและจัดการกับสารพันธุกรรม DNA ได้เปลี่ยนแปลงชีววิทยา การเปลี่ยนแปลงนี้จะช่วยให้นักชีววิทยาสามารถเข้าใจประวัติศาสตร์ของชีวิตในรายละเอียดมากขึ้น การทำงานของร่างกายมนุษย์ ต้นกำเนิดของมนุษย์ และวิธีที่มนุษย์สามารถอยู่รอดได้ในฐานะสายพันธุ์บนโลกใบนี้ แม้ว่าจะมีความเครียดที่เกิดจากจำนวนที่เพิ่มขึ้นของเรา นักชีววิทยายังคงไขปริศนาใหญ่โตเกี่ยวกับชีวิต โดยบอกว่าเราเพิ่งเริ่มเข้าใจชีวิตบนโลกใบนี้ ประวัติของมัน และความสัมพันธ์ของเรากับมัน ด้วยเหตุผลนี้และเหตุผลอื่นๆ ความรู้ด้านชีววิทยาที่ได้รับจากหนังสือเรียนนี้และสื่อสิ่งพิมพ์และอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ควรเป็นประโยชน์ในด้านใดก็ตามที่คุณป้อน

Forensic Scientist Forensic science เป็นการประยุกต์ใช้วิทยาศาสตร์เพื่อตอบคำถามที่เกี่ยวข้องกับกฎหมาย นักชีววิทยา นักเคมี และนักชีวเคมีสามารถเป็นนักวิทยาศาสตร์ทางนิติเวชได้ นักวิทยาศาสตร์นิติเวชให้หลักฐานทางวิทยาศาสตร์เพื่อใช้ในศาล และงานของพวกเขาเกี่ยวข้องกับการตรวจสอบร่องรอยที่เกี่ยวข้องกับอาชญากรรม ความสนใจด้านนิติวิทยาศาสตร์เพิ่มขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อาจเป็นเพราะรายการโทรทัศน์ยอดนิยมที่มีนักนิติวิทยาศาสตร์มาร่วมงานด้วย นอกจากนี้ การพัฒนาเทคนิคระดับโมเลกุลและการจัดตั้งฐานข้อมูล DNA ยังได้ปรับปรุงประเภทของงานที่นักนิติวิทยาศาสตร์สามารถทำได้ กิจกรรมในงานของพวกเขาส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการก่ออาชญากรรมต่อผู้คน เช่น การฆาตกรรม การข่มขืน และการทำร้ายร่างกาย งานของพวกเขาเกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์ตัวอย่าง เช่น ผม เลือด และของเหลวอื่นๆ ในร่างกาย และการประมวลผล DNA ([ลิงก์]) ที่พบในสภาพแวดล้อมและวัสดุต่างๆ มากมาย นักวิทยาศาสตร์นิติวิทยาศาสตร์ยังวิเคราะห์หลักฐานทางชีววิทยาอื่นๆ ที่เหลืออยู่ในที่เกิดเหตุ เช่น ชิ้นส่วนแมลงหรือละอองเรณู นักเรียนที่ต้องการประกอบอาชีพด้านนิติวิทยาศาสตร์มักจะต้องเรียนวิชาเคมีและชีววิทยาตลอดจนหลักสูตรคณิตศาสตร์แบบเร่งรัดบางหลักสูตร

สรุปมาตรา

ชีววิทยาเป็นศาสตร์แห่งชีวิต สิ่งมีชีวิตทั้งหมดมีคุณสมบัติสำคัญหลายประการ เช่น ระเบียบ ความอ่อนไหว หรือการตอบสนองต่อสิ่งเร้า การสืบพันธุ์ การปรับตัว การเติบโตและการพัฒนา การควบคุม สภาวะสมดุล และการประมวลผลพลังงาน สิ่งมีชีวิตได้รับการจัดระเบียบอย่างสูงตามลำดับชั้นที่ประกอบด้วยอะตอม โมเลกุล ออร์แกเนลล์ เซลล์ เนื้อเยื่อ อวัยวะ และระบบอวัยวะ ในทางกลับกัน สิ่งมีชีวิตจะถูกจัดกลุ่มเป็นประชากร ชุมชน ระบบนิเวศ และชีวมณฑล วิวัฒนาการเป็นที่มาของความหลากหลายทางชีวภาพมหาศาลบนโลกในปัจจุบัน ไดอะแกรมที่เรียกว่าต้นไม้สายวิวัฒนาการสามารถใช้เพื่อแสดงความสัมพันธ์เชิงวิวัฒนาการระหว่างสิ่งมีชีวิต ชีววิทยาเป็นสาขาวิชาที่กว้างมากและมีหลายสาขาและสาขาวิชาย่อย ตัวอย่าง ได้แก่ อณูชีววิทยา จุลชีววิทยา ประสาทชีววิทยา สัตววิทยา และพฤกษศาสตร์ เป็นต้น


เซลล์มนุษย์คืออะไร

เซลล์มนุษย์เป็นเซลล์ประเภทต่างๆ ที่ประกอบเป็นร่างกายมนุษย์ มีเซลล์ที่แตกต่างกันประมาณ 210 ชนิดในมนุษย์ หน้าที่บางอย่าง ได้แก่ การหลั่ง การจัดเก็บ ฯลฯ

รูปที่ 2: เซลล์มนุษย์

ทั้งเซลล์มนุษย์และเซลล์สัตว์เป็นซ้ำ ยกเว้นเซลล์สืบพันธุ์ ซึ่งเป็นเซลล์เดี่ยว จีโนมมนุษย์มีขนาดประมาณ 3 พันล้านคู่เบส ประกอบด้วยยีนเข้ารหัสโปรตีนประมาณ 25,000 ยีน


4.1: โครงสร้างและหน้าที่ของเซลล์

NS เซลล์ เล็กที่สุด การดำรงชีวิต สิ่งที่มีอยู่ในร่างกายของมนุษย์ และโครงสร้างที่มีชีวิตทั้งหมดในร่างกายมนุษย์ประกอบด้วยเซลล์ มีเซลล์หลายร้อยชนิดในร่างกายมนุษย์ ซึ่งมีรูปร่างแตกต่างกันไป (เช่น กลม แบน ยาวและบาง สั้นและหนา) และขนาด (เช่น เซลล์เม็ดเล็กของซีรีเบลลัมในสมอง (4 ไมโครเมตร) ขึ้นไป ไปจนถึงเซลล์ไข่ขนาดใหญ่ที่ผลิตในอวัยวะสืบพันธุ์สตรี (100 ไมโครเมตร) และการทำงาน อย่างไรก็ตาม เซลล์ทั้งหมดมีสามส่วนหลักคือ เมมเบรนพลาสม่า, NS ไซโตพลาสซึม และนิวเคลียส NS เมมเบรนพลาสม่า (มักเรียกว่าเยื่อหุ้มเซลล์) เป็นสิ่งกีดขวางที่ยืดหยุ่นบาง ๆ ที่แยกภายในของเซลล์ออกจากสิ่งแวดล้อมภายนอกเซลล์และควบคุมสิ่งที่สามารถผ่านเข้าและออกจากเซลล์ได้ ภายในเซลล์ถูกแบ่งออกเป็นไซโตพลาสซึมและนิวเคลียส NS ไซโตพลาสซึม (ไซโต- = เซลล์ -พลาสม่า = &ldquosomething molded&rdquo) เป็นตำแหน่งที่ทำหน้าที่ส่วนใหญ่ของเซลล์ มีลักษณะเป็นวุ้นผลไม้รวมเล็กน้อย โดยที่วุ้นน้ำเรียกว่า ไซโตซอล และผลไม้ต่าง ๆ ในนั้นเรียกว่า ออร์แกเนลล์. ไซโตซอลยังมีโมเลกุลและไอออนจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของเซลล์ ออร์แกเนลล์ที่ต่างกันยังทำหน้าที่ของเซลล์ที่แตกต่างกัน และหลายออร์แกเนลล์ก็แยกออกจากไซโตซอลด้วยเยื่อหุ้มเซลล์ ออร์แกเนลล์ที่ใหญ่ที่สุด นิวเคลียส แยกออกจากไซโตพลาสซึมด้วยเปลือกนิวเคลียร์ (เมมเบรน) ประกอบด้วย DNA (ยีน) ที่กำหนดรหัสโปรตีนที่จำเป็นสำหรับเซลล์ในการทำงาน

โดยทั่วไป สภาพแวดล้อมภายในเซลล์เรียกว่า ของเหลวภายในเซลล์ (ICF), (ภายใน = ภายในหมายถึงของเหลวทั้งหมดที่มีอยู่ในไซโตซอล ออร์แกเนลล์ และนิวเคลียส) ในขณะที่สภาพแวดล้อมภายนอกเซลล์เรียกว่า ของเหลวนอกเซลล์ (ECF) (พิเศษ- = ภายนอกของของเหลวทั้งหมดภายนอกเซลล์) พลาสมา ซึ่งเป็นส่วนของเหลวในเลือด เป็นช่อง ECF เพียงช่องเดียวที่เชื่อมโยงเซลล์ทั้งหมดในร่างกาย

รูป (PageIndex<1>) การแสดงสามมิติของเซลล์มนุษย์อย่างง่าย ครึ่งบนของปริมาตรเซลล์ถูกลบออก หมายเลข 1 แสดงนิวเคลียส หมายเลข 3 ถึง 13 แสดงออร์แกเนลล์ต่างๆ ที่แช่อยู่ในไซโทซอล และหมายเลข 14 แสดงบนผิวเซลล์แสดงพลาสมาเมมเบรน

แนวคิด เงื่อนไข และข้อเท็จจริงตรวจสอบ

คำถามการศึกษา เขียนคำตอบของคุณในรูปแบบประโยค (อย่าตอบโดยใช้คำหลวม)

1. เซลล์คืออะไร?
2. พลาสมาเมมเบรนคืออะไร?
3. ไซโตพลาสซึมคืออะไร?
4. ของเหลวในเซลล์ (ICF) คืออะไร?
5. ของเหลวนอกเซลล์ (ECF) คืออะไร?

พลาสมาเมมเบรน (เซลล์) แยกสภาพแวดล้อมภายในของเซลล์ออกจากของเหลวนอกเซลล์ ประกอบด้วยของเหลว ฟอสโฟลิปิด bilayer (ฟอสโฟลิปิดสองชั้น) ดังแสดงในรูป (PageIndex<2>) และโมเลกุลอื่นๆ มีสารไม่กี่ชนิดที่สามารถข้ามฟอสโฟลิปิด bilayer ได้ ดังนั้นจึงทำหน้าที่แยกภายในเซลล์ออกจากของเหลวนอกเซลล์ โมเลกุลอื่นๆ ที่พบในเยื่อหุ้มเซลล์ ได้แก่ คอเลสเตอรอล โปรตีน ไกลโคลิปิด และไกลโคโปรตีนซึ่งบางส่วนแสดงอยู่ในรูป (PageIndex<3>) ด้านล่าง คอเลสเตอรอลซึ่งเป็นไขมันชนิดหนึ่งทำให้เยื่อหุ้มเซลล์แข็งแรงขึ้นเล็กน้อย โปรตีนต่างๆ ที่พบว่าข้าม bilayer (โปรตีนรวม) หรือบนผิวของมัน (โปรตีนส่วนปลาย) มีหน้าที่สำคัญหลายอย่าง โปรตีนช่องทางและตัวขนส่ง (ตัวพา) ควบคุมการเคลื่อนที่ของโมเลกุลและไอออนจำเพาะเข้าและออกจากเซลล์ โปรตีนตัวรับในเยื่อหุ้มเซลล์จะเริ่มต้นการเปลี่ยนแปลงในการทำงานของเซลล์โดยการจับและตอบสนองต่อสัญญาณทางเคมี เช่น ฮอร์โมน (เช่น กุญแจและกุญแจ) โปรตีนอื่นๆ รวมถึงโปรตีนที่ทำหน้าที่เป็นจุดยึดโครงสร้างเพื่อจับเซลล์และเอนไซม์ที่อยู่ใกล้เคียง ไกลโคโปรตีนและไกลโคลิปิดในเมมเบรนทำหน้าที่เป็นเครื่องหมายระบุหรือฉลากบนผิวนอกเซลล์ของเมมเบรน ดังนั้นพลาสมาเมมเบรนจึงมีหน้าที่หลายอย่างและทำงานเป็นทั้งเกตเวย์และตัวกั้นแบบเลือกได้

รูป (PageIndex<2>) ฟอสโฟลิปิดเป็นโครงสร้างพื้นฐานของเยื่อหุ้มเซลล์ หางที่ไม่ชอบน้ำของฟอสโฟลิปิดหันไปทางแกนกลางของเมมเบรน หลีกเลี่ยงการสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำภายในและภายนอก หัวที่ชอบน้ำจะหันไปทางพื้นผิวของเมมเบรนเมื่อสัมผัสกับของเหลวภายในเซลล์และของเหลวนอกเซลล์

รูป (PageIndex<3>) บริเวณเล็กๆ ของเยื่อหุ้มพลาสมาที่แสดงไขมัน (ฟอสโฟลิปิดและโคเลสเตอรอล) โปรตีนต่างๆ ไกลโคลิปิด และไกลโคโปรตีน

แนวคิด เงื่อนไข และข้อเท็จจริงตรวจสอบ

คำถามการศึกษา เขียนคำตอบของคุณในรูปแบบประโยค (อย่าตอบโดยใช้คำหลวม)

1. เยื่อหุ้มเซลล์มีหน้าที่อะไร?
2. สารชีวโมเลกุลสามชนิดที่สร้างเยื่อหุ้มเซลล์มีอะไรบ้าง?

เซลล์ของมนุษย์เกือบทั้งหมดมีนิวเคลียสซึ่งพบ DNA ซึ่งเป็นสารพันธุกรรมที่ควบคุมกระบวนการของเซลล์ทั้งหมดในที่สุด นิวเคลียสเป็นออร์แกเนลล์ของเซลล์ที่ใหญ่ที่สุด และมีเพียงอันเดียวที่มองเห็นได้โดยใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง เหมือนกับที่ไซโตพลาสซึมของเซลล์ที่หุ้มด้วยพลาสมาเมมเบรน นิวเคลียสถูกล้อมรอบด้วย เยื่อหุ่มนิวเคลียส ที่แยกเนื้อหาของนิวเคลียสออกจากเนื้อหาของไซโตพลาสซึม รูขุมขนนิวเคลียร์ ในซองมีรูเล็กๆ ที่ควบคุมว่าไอออนและโมเลกุลใด (เช่น โปรตีนและ RNA) ที่สามารถเคลื่อนที่เข้าและออกจากนิวเคลียสได้ นอกจาก DNA แล้ว นิวเคลียสยังมีโปรตีนนิวเคลียสอีกมากมาย DNA และโปรตีนเหล่านี้รวมกันเรียกว่า โครมาติน. บริเวณภายในนิวเคลียสที่เรียกว่า นิวเคลียส เกี่ยวข้องกับการผลิตโมเลกุลอาร์เอ็นเอที่จำเป็นในการส่งและแสดงข้อมูลที่เข้ารหัสในดีเอ็นเอ ดูโครงสร้างทั้งหมดด้านล่างในรูป (PageIndex<4>)

รูป (PageIndex<4>) นิวเคลียสของเซลล์มนุษย์ ค้นหา DNA, เยื่อหุ้มนิวเคลียส, นิวเคลียส และรูพรุนของนิวเคลียส รูปนี้ยังแสดงให้เห็นว่าชั้นนอกของซองจดหมายนิวเคลียร์ยังคงเป็นเอนโดพลาสมิกเรติคิวลัมแบบหยาบอย่างไร ซึ่งจะกล่าวถึงในวัตถุประสงค์การเรียนรู้ครั้งต่อไป

แนวคิด เงื่อนไข และข้อเท็จจริงตรวจสอบ

คำถามการศึกษา เขียนคำตอบของคุณในรูปแบบประโยค (อย่าตอบโดยใช้คำหลวม)

1. ซองจดหมายนิวเคลียร์คืออะไร?
2. รูขุมขนนิวเคลียร์คืออะไร?
3. นิวเคลียสมีหน้าที่อะไร?

หนึ่ง ออร์แกเนลล์ เป็นโครงสร้างใดๆ ภายในเซลล์ที่ทำหน้าที่เผาผลาญ ไซโตพลาสซึมประกอบด้วยออร์แกเนลล์ต่างๆ มากมาย ซึ่งแต่ละตัวมีหน้าที่เฉพาะ (นิวเคลียสที่กล่าวถึงข้างต้นเป็นออร์แกเนลล์เซลล์ที่ใหญ่ที่สุด แต่ไม่ถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของไซโตพลาสซึม) ออร์แกเนลล์จำนวนมากเป็นช่องเซลล์ที่แยกจากไซโตซอลโดยเยื่อหนึ่งหรือหลายแผ่นที่คล้ายกันมากในโครงสร้างกับเยื่อหุ้มเซลล์ ในขณะที่ส่วนอื่นๆ เช่น เซนทริโอลและไรโบโซมอิสระไม่มีเมมเบรน ดูรูป (PageIndex<5>) และตาราง (PageIndex<1>) ด้านล่างเพื่อเรียนรู้โครงสร้างและหน้าที่ของออร์แกเนลล์ต่างๆ เช่น ไมโทคอนเดรีย (ซึ่งเชี่ยวชาญในการผลิตพลังงานเซลล์ในรูปของ ATP) และ ไรโบโซม (ซึ่งสังเคราะห์โปรตีนที่จำเป็นสำหรับการทำงานของเซลล์) เมมเบรนของเอนโดพลาสมิกเรติคิวลัมที่หยาบและเรียบก่อตัวเป็นเครือข่ายของท่อที่เชื่อมต่อถึงกันภายในเซลล์ที่ต่อเนื่องกับซองจดหมายนิวเคลียร์ ออร์แกเนลล์เหล่านี้เชื่อมต่อกับอุปกรณ์กอลจิและพลาสมาเมมเบรนด้วยถุงน้ำดี เซลล์ต่าง ๆ มีออร์แกเนลล์ที่แตกต่างกันในปริมาณที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับหน้าที่ของพวกมัน ตัวอย่างเช่น เซลล์กล้ามเนื้อประกอบด้วยไมโทคอนเดรียจำนวนมาก ในขณะที่เซลล์ในตับอ่อนที่สร้างเอนไซม์ย่อยอาหารประกอบด้วยไรโบโซมและถุงน้ำคัดหลั่งจำนวนมาก

รูป (PageIndex<5>) ตัวอย่างทั่วไปของเซลล์ที่มีออร์แกเนลล์หลักและโครงสร้างภายใน ตาราง (PageIndex<1>) ด้านล่างอธิบายหน้าที่ของไมโทคอนเดรีย, เอนโดพลาสมิกเรติเคิลที่หยาบและเรียบ, เครื่องมือกอลจิ, ถุงคัดหลั่ง, เพอรอกซิโซม, ไลโซโซม, ไมโครทูบูลและไมโครฟิลาเมนต์ (เส้นใยของโครงร่างโครงกระดูก)

(แสดงไว้ที่นี่ การสังเคราะห์โปรตีน)

พบแนบกับ RER และฟรีใน cytosol

เส้นใยของ โครงร่างโครงร่าง

(ก) ไมโครทูบูลที่ทำจากทูบูลิน

(b) ไมโครฟิลาเมนต์ที่ทำจากแอคติน และ

(c) เส้นใยขั้นกลางที่ทำจากเคราติน

(พบในบริเวณเซลล์ที่เรียกว่า centrosome)

แนวคิด เงื่อนไข และข้อเท็จจริงตรวจสอบ

คำถามการศึกษา เขียนคำตอบของคุณในรูปแบบประโยค (อย่าตอบโดยใช้คำหลวม)

1. ออร์แกเนลล์คืออะไร?
2. ออร์แกเนลล์ใดบ้างที่อยู่ในโมดูล


1.1 ธีมและแนวคิดทางชีววิทยา

ชีววิทยาเป็นศาสตร์ที่ศึกษาชีวิต ชีวิตคืออะไรกันแน่? นี่อาจฟังดูเป็นคำถามงี่เง่าที่มีคำตอบที่ชัดเจน แต่ก็ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะกำหนดชีวิต ตัวอย่างเช่น สาขาวิชาชีววิทยาที่เรียกว่าไวรัสวิทยาศึกษาไวรัส ซึ่งแสดงคุณลักษณะบางอย่างของสิ่งมีชีวิต แต่ไม่มีลักษณะอื่น ปรากฎว่าแม้ว่าไวรัสสามารถโจมตีสิ่งมีชีวิต ทำให้เกิดโรค และแม้แต่การสืบพันธุ์ได้ แต่ก็ไม่เป็นไปตามเกณฑ์ที่นักชีววิทยาใช้ในการกำหนดชีวิต

จากจุดเริ่มต้นแรกสุด ชีววิทยาได้ต่อสู้กับคำถามสี่ข้อ: อะไรคือคุณสมบัติที่ใช้ร่วมกันที่ทำให้บางสิ่งบางอย่าง "มีชีวิต"? สิ่งมีชีวิตต่างๆ เหล่านั้นทำงานอย่างไร? เมื่อต้องเผชิญกับความหลากหลายอันน่าทึ่งของชีวิต เราจะจัดระบบสิ่งมีชีวิตประเภทต่างๆ อย่างไรให้เข้าใจได้ดีขึ้น? และในที่สุด—สิ่งที่นักชีววิทยาคนใดพยายามทำความเข้าใจในที่สุด—ความหลากหลายนี้เกิดขึ้นได้อย่างไรและดำเนินต่อไปอย่างไร เมื่อมีการค้นพบสิ่งมีชีวิตใหม่ทุกวัน นักชีววิทยายังคงแสวงหาคำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้และคำถามอื่นๆ

คุณสมบัติของชีวิต

สิ่งมีชีวิตทุกกลุ่มมีลักษณะหรือหน้าที่หลักหลายประการ: ระเบียบ ความอ่อนไหวหรือการตอบสนองต่อสิ่งเร้า การสืบพันธุ์ การปรับตัว การเติบโตและการพัฒนา การควบคุม/สภาวะสมดุล และการประมวลผลพลังงาน เมื่อพิจารณาร่วมกัน คุณลักษณะทั้ง ๘ ประการนี้ใช้กำหนดชีวิต

คำสั่ง

สิ่งมีชีวิตเป็นโครงสร้างที่มีการจัดระเบียบสูงที่ประกอบด้วยเซลล์ตั้งแต่หนึ่งเซลล์ขึ้นไป แม้แต่สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่ธรรมดามากก็ยังซับซ้อนอย่างน่าทึ่ง ภายในเซลล์แต่ละเซลล์ อะตอมประกอบขึ้นเป็นโมเลกุล สิ่งเหล่านี้ประกอบเป็นส่วนประกอบของเซลล์หรือออร์แกเนลล์ สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ซึ่งอาจประกอบด้วยเซลล์หลายล้านเซลล์ มีความได้เปรียบเหนือสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว โดยที่เซลล์ของพวกมันสามารถเชี่ยวชาญเป็นพิเศษเพื่อทำหน้าที่เฉพาะ และแม้กระทั่งเสียสละในบางสถานการณ์เพื่อประโยชน์ของสิ่งมีชีวิตโดยรวม วิธีที่เซลล์พิเศษเหล่านี้มารวมกันเพื่อสร้างอวัยวะต่างๆ เช่น หัวใจ ปอด หรือผิวหนังในสิ่งมีชีวิต เช่น คางคกที่แสดงในรูปที่ 1.2 จะกล่าวถึงในภายหลัง

ความอ่อนไหวหรือการตอบสนองต่อสิ่งเร้า

สิ่งมีชีวิตตอบสนองต่อสิ่งเร้าที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่น พืชสามารถโค้งงอเข้าหาแหล่งกำเนิดแสงหรือตอบสนองต่อการสัมผัส (รูปที่ 1.3) แม้แต่แบคทีเรียขนาดเล็กก็สามารถเคลื่อนเข้าหาหรือออกจากสารเคมี (กระบวนการที่เรียกว่าเคมีบำบัด) หรือแสง (โฟโตแทกซิส) การเคลื่อนไหวไปสู่สิ่งเร้าถือเป็นการตอบสนองเชิงบวก ในขณะที่การเคลื่อนไหวออกห่างจากสิ่งเร้าถือเป็นการตอบสนองเชิงลบ

แนวคิดในการดำเนินการ

ชมวิดีโอนี้เพื่อดูว่าพืชที่บอบบางตอบสนองต่อการกระตุ้นด้วยการสัมผัสอย่างไร

การสืบพันธุ์

สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวสืบพันธุ์ได้โดยการทำซ้ำดีเอ็นเอของพวกมันในตอนแรก ซึ่งเป็นสารพันธุกรรม จากนั้นจึงแบ่งเท่าๆ กันในขณะที่เซลล์เตรียมที่จะแบ่งเพื่อสร้างเซลล์ใหม่สองเซลล์ สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์จำนวนมาก (ซึ่งประกอบด้วยเซลล์มากกว่าหนึ่งเซลล์) ผลิตเซลล์สืบพันธุ์แบบพิเศษซึ่งจะสร้างบุคคลใหม่ เมื่อเกิดการสืบพันธุ์ ดีเอ็นเอที่มียีนจะถูกส่งไปยังลูกหลานของสิ่งมีชีวิต ยีนเหล่านี้เป็นสาเหตุที่ทำให้ลูกหลานอยู่ในสายพันธุ์เดียวกันและจะมีลักษณะคล้ายคลึงกับพ่อแม่ เช่น สีของขนและกรุ๊ปเลือด

การปรับตัว

สิ่งมีชีวิตทั้งหมดมีความ "พอดี" กับสภาพแวดล้อมของพวกมัน นักชีววิทยาอ้างถึงความพอดีนี้ว่าเป็นการปรับตัว และเป็นผลสืบเนื่องของวิวัฒนาการโดยการคัดเลือกโดยธรรมชาติ ซึ่งดำเนินการในทุกเชื้อสายของสิ่งมีชีวิตที่มีการสืบพันธุ์ ตัวอย่างของการปรับตัวมีความหลากหลายและมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ตั้งแต่อาร์เคียที่ทนความร้อนซึ่งอาศัยอยู่ในบ่อน้ำพุร้อนที่เดือดพล่านไปจนถึงความยาวของลิ้นของผีเสื้อกลางคืนที่กินน้ำหวานซึ่งตรงกับขนาดของดอกไม้ที่มันกินเข้าไป การปรับตัวช่วยเพิ่มศักยภาพการสืบพันธุ์ของบุคคลที่แสดงออก รวมถึงความสามารถในการอยู่รอดในการสืบพันธุ์ การปรับตัวไม่คงที่ เมื่อสภาพแวดล้อมเปลี่ยนแปลงไป การคัดเลือกโดยธรรมชาติทำให้คุณลักษณะของบุคคลในประชากรติดตามการเปลี่ยนแปลงเหล่านั้น

การเติบโตและการพัฒนา

สิ่งมีชีวิตเติบโตและพัฒนาตามคำแนะนำเฉพาะที่เข้ารหัสโดยยีนของพวกมัน ยีนเหล่านี้ให้คำแนะนำที่จะควบคุมการเจริญเติบโตและการพัฒนาของเซลล์ เพื่อให้แน่ใจว่าเด็กของสปีชีส์ (รูปที่ 1.4) จะเติบโตขึ้นเพื่อแสดงคุณลักษณะหลายอย่างที่เหมือนกันกับพ่อแม่ของมัน

กฎระเบียบ/สภาวะสมดุล

แม้แต่สิ่งมีชีวิตที่เล็กที่สุดก็ยังซับซ้อนและต้องการกลไกควบคุมหลายอย่างเพื่อประสานการทำงานภายใน เช่น การขนส่งสารอาหาร การตอบสนองต่อสิ่งเร้า และการรับมือกับความเครียดจากสิ่งแวดล้อม ตัวอย่างเช่น ระบบอวัยวะ เช่น ระบบย่อยอาหารหรือระบบไหลเวียนโลหิต ทำหน้าที่เฉพาะ เช่น การนำออกซิเจนไปทั่วร่างกาย กำจัดของเสีย ส่งสารอาหารไปยังทุกเซลล์ และทำให้ร่างกายเย็นลง

เพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง เซลล์ต้องมีสภาวะที่เหมาะสม เช่น อุณหภูมิที่เหมาะสม ค่า pH และความเข้มข้นของสารเคมีที่หลากหลาย อย่างไรก็ตาม เงื่อนไขเหล่านี้อาจเปลี่ยนแปลงจากช่วงเวลาหนึ่งไปสู่อีกช่วงเวลาหนึ่ง สิ่งมีชีวิตสามารถรักษาสภาพภายในให้อยู่ในช่วงแคบเกือบตลอดเวลา แม้จะมีการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อม โดยผ่านกระบวนการที่เรียกว่าสภาวะสมดุล (homeostasis) หรือ "สภาวะคงตัว" ซึ่งเป็นความสามารถของสิ่งมีชีวิตในการรักษาสภาพภายในให้คงที่ ตัวอย่างเช่น สิ่งมีชีวิตจำนวนมากควบคุมอุณหภูมิร่างกายในกระบวนการที่เรียกว่าการควบคุมอุณหภูมิ สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในสภาพอากาศหนาวเย็น เช่น หมีขั้วโลก (รูปที่ 1.5) มีโครงสร้างของร่างกายที่ช่วยให้พวกมันทนต่ออุณหภูมิต่ำและช่วยรักษาความร้อนในร่างกาย ในสภาพอากาศร้อน สิ่งมีชีวิตมีวิธีต่างๆ (เช่น เหงื่อออกในคนหรือหอบในสุนัข) ที่ช่วยให้ร่างกายขับความร้อนส่วนเกิน

การประมวลผลพลังงาน

สิ่งมีชีวิตทั้งหมด (เช่น แร้งแคลิฟอร์เนียที่แสดงในรูปที่ 1.6) ใช้แหล่งพลังงานสำหรับกิจกรรมการเผาผลาญของพวกมัน สิ่งมีชีวิตบางชนิดจับพลังงานจากดวงอาทิตย์และแปลงเป็นพลังงานเคมีในอาหาร บางชนิดใช้พลังงานเคมีจากโมเลกุลที่พวกมันรับเข้าไป

วิวัฒนาการ

ความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตบนโลกเป็นผลมาจากการกลายพันธุ์ หรือการเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มในสารพันธุกรรมเมื่อเวลาผ่านไป การกลายพันธุ์เหล่านี้ทำให้สิ่งมีชีวิตสามารถปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป สิ่งมีชีวิตที่วิวัฒนาการลักษณะเฉพาะที่เหมาะสมกับสิ่งแวดล้อมจะประสบความสำเร็จในการสืบพันธุ์มากขึ้น ขึ้นอยู่กับพลังของการคัดเลือกโดยธรรมชาติ

ระดับการจัดระเบียบของสิ่งมีชีวิต

สิ่งมีชีวิตได้รับการจัดระเบียบและจัดโครงสร้างอย่างสูง ตามลำดับชั้นจากขนาดเล็กไปขนาดใหญ่ อะตอมเป็นหน่วยสสารที่เล็กที่สุดและเป็นพื้นฐานที่สุดที่คงคุณสมบัติของธาตุไว้ ประกอบด้วยนิวเคลียสที่ล้อมรอบด้วยอิเล็กตรอน อะตอมก่อตัวเป็นโมเลกุล โมเลกุลคือโครงสร้างทางเคมีที่ประกอบด้วยอะตอมอย่างน้อยสองอะตอมที่ยึดเข้าด้วยกันโดยพันธะเคมี โมเลกุลจำนวนมากที่มีความสำคัญทางชีววิทยาคือโมเลกุลขนาดใหญ่ ซึ่งเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ปกติแล้วจะก่อตัวขึ้นจากการรวมหน่วยที่เล็กกว่าที่เรียกว่าโมโนเมอร์ ตัวอย่างของโมเลกุลขนาดใหญ่คือกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) (รูปที่ 1.7) ซึ่งมีคำแนะนำสำหรับการทำงานของสิ่งมีชีวิตที่มีอยู่

แนวคิดในการดำเนินการ

หากต้องการดูภาพเคลื่อนไหวของโมเลกุล DNA นี้ คลิกที่นี่

เซลล์บางเซลล์มีมวลรวมของโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์เหล่านี้เรียกว่าออร์แกเนลล์ ออร์แกเนลล์เป็นโครงสร้างขนาดเล็กที่มีอยู่ภายในเซลล์และทำหน้าที่เฉพาะทาง สิ่งมีชีวิตทั้งหมดประกอบด้วยเซลล์ เซลล์เองเป็นหน่วยพื้นฐานที่เล็กที่สุดของโครงสร้างและหน้าที่ในสิ่งมีชีวิต (ข้อกำหนดนี้เป็นเหตุว่าทำไมไวรัสจึงไม่ถือว่ามีชีวิต: ไม่ได้สร้างจากเซลล์ ในการสร้างไวรัสใหม่ พวกมันต้องบุกรุกและจี้เซลล์ที่มีชีวิตเท่านั้นจึงจะได้รับวัสดุที่จำเป็นสำหรับการสืบพันธุ์) สิ่งมีชีวิตบางชนิดประกอบด้วย เซลล์เดียวและอื่น ๆ เป็นหลายเซลล์ เซลล์จัดเป็นโปรคาริโอตหรือยูคาริโอต โปรคาริโอตเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่ไม่มีออร์แกเนลล์ล้อมรอบด้วยเมมเบรนและไม่มีนิวเคลียสที่ล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มนิวเคลียสในทางตรงกันข้าม เซลล์ของยูคาริโอตมีออร์แกเนลล์และนิวเคลียสที่จับกับเมมเบรน

ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ส่วนใหญ่ เซลล์รวมกันเพื่อสร้างเนื้อเยื่อ ซึ่งเป็นกลุ่มของเซลล์ที่คล้ายคลึงกันซึ่งทำหน้าที่เดียวกัน อวัยวะคือชุดของเนื้อเยื่อที่จัดกลุ่มเข้าด้วยกันตามหน้าที่ร่วมกัน อวัยวะมีอยู่ไม่เฉพาะในสัตว์แต่ยังมีในพืชด้วย ระบบอวัยวะเป็นระดับที่สูงขึ้นขององค์กรที่ประกอบด้วยอวัยวะที่เกี่ยวข้องกับหน้าที่ ตัวอย่างเช่น สัตว์มีกระดูกสันหลังมีระบบอวัยวะหลายอย่าง เช่น ระบบไหลเวียนเลือดที่ลำเลียงเลือดไปทั่วร่างกายและเข้าและออกจากปอด รวมถึงอวัยวะต่างๆ เช่น หัวใจและหลอดเลือด สิ่งมีชีวิตเป็นสิ่งมีชีวิตส่วนบุคคล ตัวอย่างเช่น ต้นไม้แต่ละต้นในป่าเป็นสิ่งมีชีวิต โปรคาริโอตเซลล์เดียวและยูคาริโอตเซลล์เดียวถือเป็นสิ่งมีชีวิตและโดยทั่วไปจะเรียกว่าจุลินทรีย์

การเชื่อมต่อภาพ

ข้อความใดต่อไปนี้เป็นเท็จ

  1. เนื้อเยื่ออยู่ภายในอวัยวะที่มีอยู่ภายในระบบอวัยวะ
  2. ชุมชนมีอยู่ภายในประชากรที่มีอยู่ภายในระบบนิเวศ
  3. ออร์แกเนลล์มีอยู่ภายในเซลล์ซึ่งอยู่ภายในเนื้อเยื่อ
  4. ชุมชนมีอยู่ภายในระบบนิเวศที่มีอยู่ในชีวมณฑล

บุคคลทั้งหมดของสายพันธุ์ที่อาศัยอยู่ในพื้นที่เฉพาะจะเรียกรวมกันว่าประชากร ตัวอย่างเช่น ป่าอาจมีต้นสนสีขาวจำนวนมาก ต้นสนเหล่านี้เป็นตัวแทนของประชากรต้นสนสีขาวในป่าแห่งนี้ ประชากรที่แตกต่างกันอาจอาศัยอยู่ในพื้นที่เดียวกัน ตัวอย่างเช่น ป่าที่มีต้นสนประกอบด้วยประชากรไม้ดอกและแมลงและจำนวนจุลินทรีย์ ชุมชนคือชุดของประชากรที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่ง ตัวอย่างเช่น ต้นไม้ ดอกไม้ แมลง และประชากรอื่นๆ ในป่าทั้งหมดล้วนเป็นชุมชนของป่า ป่าไม้เองเป็นระบบนิเวศ ระบบนิเวศประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในพื้นที่หนึ่งๆ ร่วมกับส่วนที่ไม่มีชีวิตหรือไม่มีชีวิต เช่น ไนโตรเจนในดินหรือน้ำฝน ในระดับสูงสุดของการจัดองค์กร (รูปที่ 1.8) ชีวมณฑลคือกลุ่มของระบบนิเวศทั้งหมด และแสดงถึงโซนของชีวิตบนโลก ประกอบด้วยดิน น้ำ และบางส่วนของชั้นบรรยากาศ

ความหลากหลายของชีวิต

วิทยาศาสตร์ทางชีววิทยามีขอบเขตที่กว้างมาก เนื่องจากสิ่งมีชีวิตบนโลกมีความหลากหลายอย่างมาก แหล่งที่มาของความหลากหลายนี้คือวิวัฒนาการ กระบวนการของการเปลี่ยนแปลงทีละน้อยในระหว่างที่สายพันธุ์ใหม่เกิดขึ้นจากสายพันธุ์เก่า นักชีววิทยาเชิงวิวัฒนาการศึกษาวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตในทุกสิ่งตั้งแต่โลกด้วยกล้องจุลทรรศน์ไปจนถึงระบบนิเวศ

ในศตวรรษที่ 18 นักวิทยาศาสตร์ชื่อ Carl Linnaeus เสนอให้จัดสิ่งมีชีวิตที่รู้จักให้เป็นอนุกรมวิธานแบบลำดับชั้นเป็นครั้งแรก ในระบบนี้ สปีชีส์ที่มีความคล้ายคลึงกันมากที่สุดจะถูกรวมเข้าด้วยกันภายในกลุ่มที่เรียกว่าสกุล นอกจากนี้ สกุลที่คล้ายกัน (พหูพจน์ของสกุล) ถูกรวมเข้าด้วยกันภายในครอบครัว การจัดกลุ่มนี้จะดำเนินต่อไปจนกว่าสิ่งมีชีวิตทั้งหมดจะถูกรวบรวมออกเป็นกลุ่มที่ระดับสูงสุด ระบบอนุกรมวิธานในปัจจุบันมีแปดระดับในลำดับชั้น จากต่ำสุดไปสูงสุด ได้แก่ สปีชีส์ สกุล ครอบครัว ระเบียบ คลาส ไฟลัม อาณาจักร โดเมน ดังนั้นสปีชีส์จึงถูกจัดกลุ่มภายในจำพวก จำพวกถูกจัดกลุ่มภายในครอบครัว ตระกูลถูกจัดกลุ่มตามคำสั่ง และอื่นๆ (รูปที่ 1.9)

โดเมนระดับสูงสุดเป็นส่วนเสริมที่ค่อนข้างใหม่ของระบบตั้งแต่ปี 1970 ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์รู้จักสิ่งมีชีวิตสามประเภท ได้แก่ ยูคาริยา อาร์เคีย และแบคทีเรีย โดเมน Eukarya มีสิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์ที่มีนิวเคลียส ประกอบด้วยอาณาจักรของเชื้อรา พืช สัตว์ และอาณาจักรของพวกต่อต้าน อาร์เคียเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่ไม่มีนิวเคลียสและรวมถึงสัตว์หัวรุนแรงจำนวนมากที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น น้ำพุร้อน แบคทีเรียเป็นอีกกลุ่มหนึ่งของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่ไม่มีนิวเคลียส (รูปที่ 1.10) ทั้งอาร์เคียและแบคทีเรียเป็นโปรคาริโอต ซึ่งเป็นชื่อที่ไม่เป็นทางการสำหรับเซลล์ที่ไม่มีนิวเคลียส การรับรู้ในปี 1970 ว่า “แบคทีเรีย” บางตัวซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อ Archaea นั้นแตกต่างกันในเชิงพันธุกรรมและทางชีวเคมีจากเซลล์แบคทีเรียอื่นๆ เหมือนกับที่มาจากยูคาริโอต ได้กระตุ้นให้มีการแนะนำให้แบ่งชีวิตออกเป็นสามโดเมน การเปลี่ยนแปลงอย่างมากในความรู้ของเราเกี่ยวกับต้นไม้แห่งชีวิตแสดงให้เห็นว่าการจำแนกประเภทไม่ถาวรและจะเปลี่ยนแปลงเมื่อมีข้อมูลใหม่

นอกจากระบบอนุกรมวิธานแบบลำดับชั้นแล้ว Linnaeus ยังเป็นคนแรกที่ตั้งชื่อสิ่งมีชีวิตโดยใช้ชื่อที่ไม่ซ้ำกันสองชื่อ ซึ่งปัจจุบันเรียกว่าระบบการตั้งชื่อแบบทวินาม ก่อนหน้า Linnaeus การใช้ชื่อสามัญเพื่ออ้างถึงสิ่งมีชีวิตทำให้เกิดความสับสนเนื่องจากมีความแตกต่างในระดับภูมิภาคในชื่อสามัญเหล่านี้ ชื่อทวินามประกอบด้วยชื่อสกุล (ซึ่งเป็นตัวพิมพ์ใหญ่) และชื่อสปีชีส์ (ตัวพิมพ์เล็กทั้งหมด) ชื่อทั้งสองถูกตั้งค่าเป็นตัวเอียงเมื่อพิมพ์ ทุกสปีชีส์จะได้รับทวินามที่ไม่ซ้ำกันซึ่งเป็นที่รู้จักทั่วโลก เพื่อให้นักวิทยาศาสตร์ในสถานที่ใดก็ได้สามารถรู้ว่าสิ่งมีชีวิตใดกำลังถูกอ้างถึง ตัวอย่างเช่น นกบลูเจย์ในอเมริกาเหนือเป็นที่รู้จักในชื่อ Cyanocitta cristata. สายพันธุ์ของเราเองคือ โฮโมเซเปียนส์.

การเชื่อมต่อวิวัฒนาการ

Carl Woese และต้นไม้สายวิวัฒนาการ

ความสัมพันธ์เชิงวิวัฒนาการของรูปแบบชีวิตต่างๆ บนโลกสามารถสรุปได้ในต้นไม้สายวิวัฒนาการ ต้นไม้สายวิวัฒนาการเป็นแผนภาพที่แสดงความสัมพันธ์เชิงวิวัฒนาการระหว่างสปีชีส์ทางชีววิทยาตามความเหมือนและความแตกต่างในลักษณะทางพันธุกรรมหรือทางกายภาพหรือทั้งสองอย่าง ต้นไม้สายวิวัฒนาการประกอบด้วยจุดกิ่งหรือโหนดและกิ่งก้าน โหนดภายในเป็นตัวแทนของบรรพบุรุษและเป็นจุดในวิวัฒนาการเมื่อตามหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ บรรพบุรุษคิดว่าจะแยกออกเพื่อสร้างสายพันธุ์ใหม่สองสายพันธุ์ ความยาวของแต่ละสาขาถือได้ว่าเป็นค่าประมาณของเวลาสัมพัทธ์

ในอดีต นักชีววิทยาได้จัดกลุ่มสิ่งมีชีวิตออกเป็น 5 อาณาจักร ได้แก่ สัตว์ พืช เชื้อรา กลุ่มโปรติสต์ และแบคทีเรีย งานบุกเบิกของนักจุลชีววิทยาชาวอเมริกัน Carl Woese ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 ได้แสดงให้เห็นว่าชีวิตบนโลกได้วิวัฒนาการไปตามสายเลือดสามสาย ซึ่งปัจจุบันเรียกว่าโดเมน ได้แก่ แบคทีเรีย อาร์เคีย และยูคาริยา Woese เสนอโดเมนนี้เป็นระดับอนุกรมวิธานใหม่และ Archaea เป็นโดเมนใหม่ เพื่อสะท้อนถึงต้นไม้สายวิวัฒนาการใหม่ (รูปที่ 1.11) สิ่งมีชีวิตจำนวนมากที่อยู่ในโดเมน Archaea อาศัยอยู่ภายใต้สภาวะที่รุนแรงและเรียกว่า extremophiles ในการสร้างต้นไม้ของเขา Woese ใช้ความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมมากกว่าความคล้ายคลึงกันตามสัณฐานวิทยา (รูปร่าง) ยีนต่าง ๆ ถูกใช้ในการศึกษาสายวิวัฒนาการ ต้นไม้ของ Woese สร้างขึ้นจากการจัดลำดับเปรียบเทียบของยีนที่มีการกระจายอย่างทั่วถึง พบในรูปแบบที่เปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในทุกสิ่งมีชีวิต อนุรักษ์ไว้ (หมายความว่ายีนเหล่านี้ยังคงมีการเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยตลอดวิวัฒนาการ) และมีความยาวที่เหมาะสม

สาขาวิชาชีววิทยา

ขอบเขตของชีววิทยากว้างและมีหลายสาขาและสาขาวิชาย่อย นักชีววิทยาอาจศึกษาสาขาวิชาย่อยเหล่านี้และทำงานในสาขาที่มุ่งเน้นมากขึ้น ตัวอย่างเช่น อณูชีววิทยาศึกษากระบวนการทางชีววิทยาในระดับโมเลกุล รวมถึงปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล เช่น DNA, RNA และโปรตีน ตลอดจนวิธีการควบคุม จุลชีววิทยาเป็นการศึกษาโครงสร้างและหน้าที่ของจุลินทรีย์ เป็นสาขาที่ค่อนข้างกว้าง และขึ้นอยู่กับหัวข้อของการศึกษา นอกจากนี้ยังมีนักสรีรวิทยาของจุลินทรีย์ นักนิเวศวิทยา และนักพันธุศาสตร์ เป็นต้น

อีกสาขาหนึ่งของการศึกษาทางชีววิทยา ชีววิทยา ศึกษาชีววิทยาของระบบประสาท และถึงแม้จะถือว่าเป็นสาขาหนึ่งของชีววิทยา แต่ก็ได้รับการยอมรับว่าเป็นสาขาวิชาสหวิทยาการที่เรียกว่าประสาทวิทยาศาสตร์ เนื่องจากลักษณะสหวิทยาการ สาขาวิชาย่อยนี้จึงศึกษาหน้าที่ต่างๆ ของระบบประสาทโดยใช้วิธีการระดับโมเลกุล เซลล์ พัฒนาการ การแพทย์ และการคำนวณ

ซากดึกดำบรรพ์เป็นอีกสาขาวิชาหนึ่งของชีววิทยา ใช้ฟอสซิลเพื่อศึกษาประวัติศาสตร์ของชีวิต (รูปที่ 1.12) สัตววิทยาและพฤกษศาสตร์เป็นการศึกษาสัตว์และพืชตามลำดับ นักชีววิทยายังสามารถเชี่ยวชาญในฐานะนักเทคโนโลยีชีวภาพ นักนิเวศวิทยา หรือนักสรีรวิทยา เพื่อระบุเฉพาะบางพื้นที่ นักเทคโนโลยีชีวภาพใช้ความรู้ทางชีววิทยาเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์ นักนิเวศวิทยาศึกษาปฏิสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตในสภาพแวดล้อมของพวกเขา นักสรีรวิทยาศึกษาการทำงานของเซลล์ เนื้อเยื่อ และอวัยวะต่างๆ นี่เป็นเพียงตัวอย่างเล็กๆ น้อยๆ จากหลายๆ สาขาที่นักชีววิทยาสามารถติดตามได้ จากร่างกายของเราไปสู่โลกที่เราอาศัยอยู่ การค้นพบทางชีววิทยาสามารถส่งผลกระทบต่อเราโดยตรงและสำคัญมาก เราพึ่งพาการค้นพบเหล่านี้เพื่อสุขภาพของเรา แหล่งอาหารของเรา และประโยชน์ที่ได้รับจากระบบนิเวศของเรา ด้วยเหตุนี้ ความรู้ด้านชีววิทยาจึงสามารถเป็นประโยชน์ต่อการตัดสินใจในชีวิตประจำวันของเราได้

การพัฒนาเทคโนโลยีในศตวรรษที่ 20 ที่ยังคงดำเนินต่อไปในปัจจุบัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเทคโนโลยีเพื่ออธิบายและจัดการกับสารพันธุกรรม DNA ได้เปลี่ยนแปลงชีววิทยา การเปลี่ยนแปลงนี้จะช่วยให้นักชีววิทยาสามารถเข้าใจประวัติศาสตร์ของชีวิตในรายละเอียดมากขึ้น การทำงานของร่างกายมนุษย์ ต้นกำเนิดของมนุษย์ และวิธีที่มนุษย์สามารถอยู่รอดได้ในฐานะสายพันธุ์บนโลกใบนี้ แม้ว่าจะมีความเครียดที่เกิดจากจำนวนที่เพิ่มขึ้นของเรา นักชีววิทยายังคงไขปริศนาใหญ่โตเกี่ยวกับชีวิต โดยบอกว่าเราเพิ่งเริ่มเข้าใจชีวิตบนโลกใบนี้ ประวัติของมัน และความสัมพันธ์ของเรากับมัน ด้วยเหตุผลนี้และเหตุผลอื่นๆ ความรู้ด้านชีววิทยาที่ได้รับจากหนังสือเรียนนี้และสื่อสิ่งพิมพ์และอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ควรเป็นประโยชน์ในด้านใดก็ตามที่คุณป้อน

การเชื่อมต่ออาชีพ

นักวิทยาศาสตร์ทางนิติวิทยาศาสตร์

นิติวิทยาศาสตร์เป็นการประยุกต์ใช้วิทยาศาสตร์เพื่อตอบคำถามที่เกี่ยวข้องกับกฎหมาย นักชีววิทยา นักเคมี และนักชีวเคมีสามารถเป็นนักวิทยาศาสตร์ทางนิติเวชได้ นักวิทยาศาสตร์นิติเวชให้หลักฐานทางวิทยาศาสตร์เพื่อใช้ในศาล และงานของพวกเขาเกี่ยวข้องกับการตรวจสอบร่องรอยที่เกี่ยวข้องกับอาชญากรรม ความสนใจด้านนิติวิทยาศาสตร์เพิ่มขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อาจเป็นเพราะรายการโทรทัศน์ยอดนิยมที่มีนักนิติวิทยาศาสตร์มาร่วมงานด้วย นอกจากนี้ การพัฒนาเทคนิคระดับโมเลกุลและการจัดตั้งฐานข้อมูล DNA ยังได้ปรับปรุงประเภทของงานที่นักนิติวิทยาศาสตร์สามารถทำได้ กิจกรรมในงานของพวกเขาส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการก่ออาชญากรรมต่อผู้คน เช่น การฆาตกรรม การข่มขืน และการทำร้ายร่างกาย งานของพวกเขาเกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์ตัวอย่าง เช่น ผม เลือด และของเหลวอื่นๆ ในร่างกาย และการประมวลผล DNA (รูปที่ 1.13) ที่พบในสภาพแวดล้อมและวัสดุต่างๆ มากมาย นักวิทยาศาสตร์นิติวิทยาศาสตร์ยังวิเคราะห์หลักฐานทางชีววิทยาอื่นๆ ที่เหลืออยู่ในที่เกิดเหตุ เช่น ชิ้นส่วนแมลงหรือละอองเรณู นักเรียนที่ต้องการประกอบอาชีพด้านนิติวิทยาศาสตร์มักจะต้องเรียนวิชาเคมีและชีววิทยาตลอดจนหลักสูตรคณิตศาสตร์แบบเร่งรัดบางหลักสูตร


การสืบพันธุ์ของเซลล์

เซลล์ส่วนใหญ่สืบพันธุ์โดยกระบวนการไมโทซิส หรือที่เรียกว่าการแบ่งเซลล์ ไมโทซิสเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตทั้งเซลล์เดียวและหลายเซลล์ เซลล์จะทำซ้ำตัวเองสำหรับการให้กำเนิดในกรณีของสิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์เดียว ในขณะที่ไมโทซิสในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์จะเข้ามาแทนที่เซลล์เก่าและมีหน้าที่ในการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อ

ไมโทซิสส่งผลให้เซลล์ลูกสาว 2 เซลล์มีสารพันธุกรรมที่แน่นอนของเซลล์ต้นกำเนิด ในไมโทซีส สารพันธุกรรมซึ่งกำหนดโครงสร้างและหน้าที่ในแต่ละเซลล์ จะทำซ้ำและแบ่งเซลล์ลงตรงกลาง โดยเซลล์ใหม่แต่ละเซลล์มีโครงสร้างเหมือนกันกับเซลล์เดิม


เซลล์ของมนุษย์ทั้งหมดมีออร์แกเนลล์เหมือนกันทั้งหมดหรือไม่? - ชีววิทยา

โครงสร้างเซลล์และฟังก์ชันแอมป์

สรีรวิทยา - วิทยาศาสตร์ที่อธิบายว่าสิ่งมีชีวิตทำงานอย่างไรและอยู่รอดในสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง

ระดับขององค์กร:

ระดับเคมี - รวมสารเคมีทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับชีวิต (ดูตัวอย่างเช่นส่วนเล็ก ๆ - กลุ่ม heme - ของโมเลกุลเฮโมโกลบิน) รวมกันเป็นระดับที่สูงขึ้นต่อไป


ที่มา: http://cwx.prenhall.com/bookbind/pubbooks/hillchem3/medialib/media_portfolio/text_images/CH25/FG25_07.JPG

ระดับเซลล์ - เซลล์เป็นหน่วยโครงสร้างพื้นฐานและการทำงานของร่างกายมนุษย์ และมีเซลล์หลายประเภท (เช่น กล้ามเนื้อ เส้นประสาท เลือด และอื่นๆ)

ระดับเนื้อเยื่อ - เนื้อเยื่อเป็นกลุ่มของเซลล์ที่ทำหน้าที่เฉพาะและเนื้อเยื่อพื้นฐานในร่างกายมนุษย์ ได้แก่ เยื่อบุผิว กล้ามเนื้อ ประสาท และเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน

ระดับอวัยวะ - อวัยวะประกอบด้วยเนื้อเยื่อ 2 ชิ้นขึ้นไปที่ทำหน้าที่เฉพาะ (เช่น หัวใจ ตับ กระเพาะอาหาร เป็นต้น)

ระดับระบบ - ความสัมพันธ์ของอวัยวะที่มีหน้าที่ร่วมกันกับระบบหลักในร่างกายมนุษย์ ได้แก่ การย่อยอาหาร ประสาท ต่อมไร้ท่อ ระบบไหลเวียนโลหิต ทางเดินหายใจ ทางเดินปัสสาวะ และระบบสืบพันธุ์

มีเซลล์สองประเภทที่ประกอบขึ้นเป็นสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลก: โปรคาริโอตและยูคาริโอต เซลล์โปรคาริโอตก็เหมือนกับแบคทีเรียไม่มี 'นิวเคลียส' ในขณะที่เซลล์ยูคาริโอตก็เหมือนกับเซลล์ของร่างกายมนุษย์ ดังนั้น เซลล์ของมนุษย์จึงถูกล้อมรอบด้วยเซลล์ หรือพลาสมา เมมเบรน ที่ปิดล้อมด้วยเมมเบรนนั้นคือไซโตพลาสซึม (ที่มีออร์แกเนลล์ที่เกี่ยวข้อง) บวกกับนิวเคลียส

เซลล์หรือพลาสมาเมมเบรน - ล้อมรอบทุกเซลล์ของมนุษย์

    • โครงสร้าง - โครงสร้างหลัก 2 กลุ่ม ได้แก่ โปรตีน (ประมาณ 60% ของเยื่อหุ้มเซลล์) และไขมันหรือไขมัน (ประมาณ 40% ของเยื่อหุ้มเซลล์) ไขมันหลักเรียกว่าฟอสโฟลิปิด และโมเลกุลของฟอสโฟลิปิดก่อตัวเป็น 'ฟอสโฟลิปิดไบเลเยอร์' (โมเลกุลฟอสโฟลิปิดสองชั้น) bilayer ก่อตัวขึ้นเนื่องจาก 'ปลาย' ทั้งสองของโมเลกุลฟอสโฟลิปิดมีลักษณะที่แตกต่างกันมาก: ปลายด้านหนึ่งมีขั้ว (หรือชอบน้ำ) และอีกข้างหนึ่ง (หางของไฮโดรคาร์บอนด้านล่าง) ไม่มีขั้ว (หรือไม่ชอบน้ำ):
      • ฟังก์ชั่น รวม:
        • สนับสนุนและรักษาไซโตพลาสซึม
        • เป็นอุปสรรคในการคัดเลือก
          • เซลล์ถูกแยกออกจากสิ่งแวดล้อมและต้องการสารอาหารเข้าและของเสียออก โมเลกุลบางตัวสามารถข้ามเมมเบรนได้โดยไม่ต้องอาศัยความช่วยเหลือ ส่วนใหญ่ไม่สามารถทำได้ น้ำ โมเลกุลที่ไม่มีขั้ว และโมเลกุลที่มีขั้วขนาดเล็กบางตัวสามารถข้ามได้ โมเลกุลที่ไม่มีขั้วแทรกซึมโดยการละลายลงในไขมันไบเลเยอร์ สารประกอบที่มีขั้วส่วนใหญ่ เช่น กรดอะมิโน กรดอินทรีย์ และเกลืออนินทรีย์ไม่ได้รับอนุญาตให้เข้ามา แต่จะต้องขนส่งโปรตีนข้ามเมมเบรนโดยเฉพาะ
          • โปรตีนหลายชนิดในเยื่อหุ้มเซลล์ทำหน้าที่ช่วยในการขนส่งแบบคัดเลือก โปรตีนเหล่านี้โดยทั่วไปจะขยายไปทั่วทั้งเยื่อหุ้ม ทำให้สัมผัสกับสภาพแวดล้อมภายนอกและไซโตพลาสซึม พวกมันมักต้องการพลังงานเพื่อช่วยให้สารประกอบเคลื่อนที่ผ่านเมมเบรน
              • การยอมรับ
              • ไซโตพลาสซึมประกอบด้วยสารละลายเจลาตินัสและมีไมโครทูบูล (ซึ่งทำหน้าที่เป็นโครงร่างเซลล์ของเซลล์) และออร์แกเนลล์ (ตามตัวอักษร 'อวัยวะเล็กๆ')
              • เซลล์ยังประกอบด้วยนิวเคลียสซึ่งพบ DNA (กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก) ในรูปของโครโมโซมและนิวคลีโอลี (ภายในซึ่งไรโบโซมจะก่อตัว)
              • ออร์แกเนลล์ ได้แก่
                • เอ็นโดพลาสซึม reticulum -
                  • มี 2 ​​รูปแบบ คือ ผิวเรียบและผิวหยาบ ER เคลือบด้วยไรโบโซม พื้นผิวเรียบ ER ไม่
                  • หน้าที่รวมถึง: การสนับสนุนทางกล การสังเคราะห์ (โดยเฉพาะโปรตีนโดย ER แบบคร่าวๆ) และการขนส่ง
                  • ประกอบด้วยชุดของถุงแบน (หรือ cisternae)
                  • หน้าที่รวมถึง: การสังเคราะห์ (ของสารเช่นฟอสโฟลิปิด) การบรรจุวัสดุสำหรับการขนส่ง (ในถุง) และการผลิตไลโซโซม
                  • ทรงกลมที่หุ้มด้วยเมมเบรนซึ่งมีเอนไซม์ย่อยอาหารที่ทรงพลัง
                  • หน้าที่ต่างๆ ได้แก่ การทำลายเซลล์ที่เสียหาย (ซึ่งบางครั้งเรียกว่า 'ถุงฆ่าตัวตาย') และการย่อยของสารฟาโกไซโตส (เช่น แบคทีเรีย)
                    • ไมโตคอนเดรีย -
                      • มีเมมเบรนสองชั้น: เมมเบรนชั้นนอกและเมมเบรนชั้นในที่ซับซ้อนมาก
                          • เยื่อหุ้มชั้นในมีรอยพับหรือโครงสร้างคล้ายชั้นที่เรียกว่า cristae ซึ่งมีอนุภาคมูลฐาน อนุภาคเหล่านี้มีเอ็นไซม์ที่สำคัญในการผลิตเอทีพี
                          • หน้าที่หลักคือการผลิตอะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP)
                          • ประกอบด้วย rRNA (ไรโบโซม RNA) และโปรตีน
                          • อาจมีการกระจายตัวแบบสุ่มทั่วทั้งไซโตพลาสซึมหรือติดกับพื้นผิวของเอนโดพลาสซึมเรติเคิลที่หยาบ
                          • มักเชื่อมโยงกันเป็นลูกโซ่ที่เรียกว่าพอลิไรโบโซมหรือพอลิโซม
                          • หน้าที่หลักคือการผลิตโปรตีน
                          • โครงสร้างทรงกระบอกคู่ตั้งอยู่ใกล้นิวเคลียส
                          • มีบทบาทสำคัญในการแบ่งเซลล์
                          • cilia มีขนาดค่อนข้างสั้นและมีจำนวนมาก (เช่น เยื่อบุหลอดลม)
                          • แฟลเจลลัมมีขนาดค่อนข้างยาวและมักมีเพียงตัวเดียว (เช่น สเปิร์ม)
                            • Villi - การคาดคะเนของเยื่อหุ้มเซลล์ที่ทำหน้าที่เพิ่มพื้นที่ผิวของเซลล์ (ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญ เช่น สำหรับเซลล์ที่เรียงตัวในลำไส้)

                            ดีเอ็นเอ (กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก) - ควบคุมการทำงานของเซลล์ผ่านการถอดความและการแปล (กล่าวคือ โดยการควบคุมการสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์)

                            การถอดความ - DNA ใช้ในการผลิต mRNA

                              • ลำดับของกรดอะมิโนในโปรตีนถูกกำหนดโดยลำดับของโคดอน (mRNA) Codon นั้น 'อ่าน' โดย anticodon ของ tRNA และ tRNAs จากนั้นจึง 'ส่ง' กรดอะมิโนของพวกมัน
                              • กรดอะมิโนเชื่อมโยงกันด้วยพันธะเปปไทด์ (ดูแผนภาพด้านขวา)
                              • ขณะที่ mRNA เลื่อนผ่านไรโบโซม โคดอนจะถูกเปิดเผยตามลำดับและกรดอะมิโนที่เหมาะสมจะถูกส่งโดย tRNA โปรตีน (หรือพอลิเปปไทด์) มีความยาวเพิ่มขึ้นเมื่อมีการส่งกรดอะมิโนมากขึ้น
                              • จากนั้นสายโซ่โพลีเปปไทด์จะ 'พับ' ในรูปแบบต่างๆ เพื่อสร้างโมเลกุลโปรตีนสามมิติที่ซับซ้อนซึ่งจะทำหน้าที่เป็นโปรตีนโครงสร้างหรือเอนไซม์

                              ส่วนประกอบของสภาพแวดล้อมของเซลล์

                              • ประกอบด้วย 60 - 90% ของสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ (และเซลล์)
                              • สำคัญเพราะทำหน้าที่เป็นตัวทำละลายที่ดีเยี่ยม & เข้าสู่ปฏิกิริยาเมแทบอลิซึมมากมาย
                              • พบทั้งในของเหลวภายในและนอกเซลล์
                              • ตัวอย่างของไอออนที่สำคัญ ได้แก่ โซเดียม โพแทสเซียม แคลเซียม และคลอไรด์
                              • ประมาณ 3% ของมวลแห้งของเซลล์ทั่วไป
                              • ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน (เช่น กลูโคสคือ C 6 H 12 O 6 )
                              • เป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญสำหรับเซลล์
                              • ประเภท ได้แก่ :
                                • โมโนแซ็กคาไรด์ (เช่น กลูโคส) - ส่วนใหญ่มีคาร์บอน 5 หรือ 6 อะตอม
                                • ไดแซ็กคาไรด์
                                  • มอโนแซ็กคาไรด์ 2 ตัวเชื่อมโยงกัน
                                  • ตัวอย่าง ได้แก่ ซูโครส (ไดแซ็กคาไรด์จากพืชทั่วไปประกอบด้วยกลูโคสและฟรุกโตสโมโนแซ็กคาไรด์) & แลคโตส (หรือน้ำตาลนมไดแซ็กคาไรด์ประกอบด้วยกลูโคสและโมโนแซ็กคาไรด์กาแลคโตส)
                                  • มอโนแซ็กคาไรด์หลายชนิดเชื่อมโยงกัน
                                  • ตัวอย่าง ได้แก่ แป้ง (พอลิแซ็กคาไรด์จากพืชทั่วไปที่ประกอบด้วยโมเลกุลกลูโคสจำนวนมาก) และไกลโคเจน (มักเก็บไว้ในตับ)
                                  • ประมาณ 40% ของมวลแห้งของเซลล์ทั่วไป
                                  • ประกอบด้วยคาร์บอนและไฮโดรเจนเป็นส่วนใหญ่
                                  • โดยทั่วไปไม่ละลายในน้ำ
                                  • เกี่ยวข้องกับการเก็บพลังงานในระยะยาว หน้าที่อื่น ๆ ที่เป็นส่วนประกอบโครงสร้าง (เช่นในกรณีของฟอสโฟลิปิดที่เป็นองค์ประกอบหลักในเยื่อหุ้มเซลล์) และในฐานะ "สาร" (ฮอร์โมน) ที่มีบทบาทในการสื่อสารภายในและระหว่างเซลล์
                                  • คลาสย่อยรวมถึง:
                                    • ไตรกลีเซอไรด์ - ประกอบด้วยกลีเซอรอลหนึ่งโมเลกุล + กรดไขมัน 3 ตัว (เช่น กรดสเตียริกในแผนภาพด้านล่าง) กรดไขมันโดยทั่วไปประกอบด้วยโซ่ 16 หรือ 18 คาร์บอน (รวมทั้งไฮโดรเจนจำนวนมาก)
                                      • ฟอสโฟลิปิด - หมู่ฟอสเฟต (-PO 4 ) ทดแทนกรดไขมัน 1 ตัวและไขมันเหล่านี้เป็นส่วนประกอบสำคัญของเยื่อหุ้มเซลล์
                                      • สเตียรอยด์ ได้แก่ เทสโทสเตอโรน เอสโตรเจน และโคเลสเตอรอล
                                      • ประมาณ 50 - 60% ของมวลแห้งของเซลล์ทั่วไป
                                      • หน่วยย่อยคือกรดอะมิโนและกรดอะมิโนที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะเปปไทด์
                                      • 2 หมวดหมู่การทำงาน = โครงสร้าง (โปรตีนส่วนหนึ่งของโครงสร้างของเซลล์เช่นเดียวกับในเยื่อหุ้มเซลล์) & amp เอนไซม์
                                        • เอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เอ็นไซม์จับชั่วคราวกับสารตั้งต้นหนึ่งตัวหรือมากกว่าของปฏิกิริยาที่พวกมันกระตุ้น การทำเช่นนี้จะช่วยลดปริมาณพลังงานกระตุ้นที่จำเป็นและทำให้ปฏิกิริยาเร็วขึ้น
                                        • การแพร่กระจายอย่างง่าย = การเคลื่อนที่สุทธิของสารจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำ อัตราการแพร่กระจายได้รับอิทธิพลจาก:
                                          • การไล่ระดับความเข้มข้น
                                          • พื้นที่หน้าตัดที่เกิดการแพร่กระจาย
                                          • อุณหภูมิ
                                          • น้ำหนักโมเลกุลของสาร
                                          • ระยะทางที่เกิดการแพร่กระจาย
                                          • อำนวยความสะดวกในการแพร่กระจาย= การเคลื่อนที่ของสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์จากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำ กระบวนการนี้ต้องใช้ 'carriers' (โปรตีนเมมเบรน) ในตัวอย่างด้านล่าง โมเลกุลลิแกนด์ (เช่น อะซีติลโคลีน) จับกับโปรตีนเมมเบรน สิ่งนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างหรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือ 'การเปิด' ในโปรตีนซึ่งสาร (เช่นโซเดียมไอออน) สามารถผ่านได้
                                            • การขนส่งที่ใช้งาน = การเคลื่อนที่ของสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์จากบริเวณที่มีความเข้มข้นต่ำไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงโดยใช้โมเลกุลตัวพา
                                              • เอ็นโด- &เอ็กโซไซโทซิส - การเคลื่อนย้ายวัสดุเข้า (endo-) หรือออกจาก (exo-) เซลล์ในรูปแบบจำนวนมาก

                                              แสดงไว้เป็นแนวทางหนึ่งว่า การขนส่งที่ใช้งาน สามารถเกิดขึ้น. เริ่มแรก โปรตีนขนส่งเมมเบรน (หรือที่เรียกว่าพาหะ) อยู่ในโครงแบบปิดซึ่งไม่อนุญาตให้ซับสเตรตหรือโมเลกุลอื่นๆ เข้าหรือออกจากเซลล์ ถัดไป สารที่กำลังขนส่ง (จุดสีแดงเล็กๆ) จะจับกับตัวพาที่บริเวณที่ทำงาน (หรือบริเวณที่มีผลผูกพัน) จากนั้น ภายในเซลล์ ATP (Adenosine TriPhosphate) จะจับกับอีกตำแหน่งหนึ่งบนตัวพาและฟอสโฟรีเลต (เพิ่มหมู่ฟอสเฟตหรือ -PO 4 เข้าไป) หนึ่งในกรดอะมิโนที่เป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลพาหะ . การเกาะกลุ่มฟอสเฟตกับโมเลกุลพาหะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง (หรือการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของ ) โปรตีนเพื่อให้ช่องเปิดระหว่างด้านในและด้านนอกของเยื่อหุ้มเซลล์ จากนั้นวัสดุพิมพ์สามารถเข้าสู่เซลล์ได้ เมื่อโมเลกุลของสารตั้งต้นเข้ามา กลุ่มฟอสเฟตจะหลุดออกจากตัวพาและตัวพาจะ 'ปิด' อีกครั้ง เพื่อไม่ให้โมเลกุลอื่นสามารถผ่านช่องดังกล่าวได้ ตอนนี้การขนส่งโปรตีนหรือตัวพา พร้อมที่จะเริ่มวงจรอีกครั้ง โปรดทราบว่าในขณะที่วัสดุถูกขนส่งเข้าสู่เซลล์ ATP จะถูกใช้จนหมดและ ADP และ -PO 4 จะสะสม ATP มากขึ้นต้องทำโดย glycolysis และวัฏจักรของ Kreb

                                              ลักษณะของการแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวก & Active Transport - ทั้งสองจำเป็นต้องใช้สารพาหะเฉพาะของสารบางชนิด (นั่นคือ สารพาหะแต่ละชนิดสามารถ 'บรรทุก' สารได้หนึ่งชนิด) และทั้งคู่สามารถแสดงความอิ่มตัวได้ (การเคลื่อนที่ข้ามเมมเบรนถูกจำกัดด้วยจำนวนพาหะและความเร็วด้วย ซึ่งเคลื่อนย้ายวัสดุดูกราฟด้านล่าง)

                                              การเผาผลาญของเซลล์:

                                              เซลล์ต้องการพลังงานในการขนส่ง การสังเคราะห์ การนำแรงกระตุ้น (เซลล์ประสาท) การหดตัว (เซลล์กล้ามเนื้อ) และอื่นๆ เซลล์จะต้องสามารถ 'จับ' และเก็บพลังงานและปล่อยพลังงานนั้นออกมาในปริมาณที่เหมาะสมเมื่อจำเป็น แหล่งพลังงานที่สำคัญสำหรับเซลล์คือกลูโคส (C 6 H 12 O 6 ):

                                              C 6 H 12 O 6 + O 2 ----------> CO 2 + H 2 O + พลังงาน

                                              อย่างไรก็ตาม ปฏิกิริยานี้ปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาล (สำหรับเซลล์) ดังนั้น เซลล์จะค่อยๆ สลายกลูโคสในชุดปฏิกิริยาทั้งหมด &amp ใช้พลังงานจำนวนน้อยลงที่ปล่อยออกมาในปฏิกิริยาเหล่านี้เพื่อผลิต ATP (Adenosine Triphosphate) จาก ADP (Adenosine Diphosphate) จากนั้นเซลล์สามารถสลาย ATP (เช่นในปฏิกิริยานี้):

                                              (*บรรดาผู้ที่รู้เรื่องแคลอรี่อาหารอาจจะแปลกใจกับตัวเลขนี้ เพราะทั้งแท่งลูกอมอาจมีแคลอรี่อาหารเพียง 200 แคลอรี่เท่านั้น คำอธิบายอยู่ในเมืองหลวง C อาหารแคลอรี่หนึ่งตัวสะกดด้วยตัวพิมพ์ใหญ่ C คือ แคลอรี่ของนักสรีรวิทยามากกว่า 1,000 เท่า สะกดด้วย c เล็กน้อย)

                                              พลังงานที่ปล่อยออกมาในปฏิกิริยานี้ถูกใช้โดยเซลล์สำหรับการขนส่งเชิงรุก การสังเคราะห์ การหดตัว และอื่นๆ เซลล์ต้องการ ATP จำนวนมาก และแน่นอนว่าต้องสร้างเพิ่มเติมอย่างต่อเนื่อง แต่การสร้าง ATP นั้นต้องการพลังงาน การสลายตัวของกลูโคสจะปล่อยพลังงานออกมา แต่โดยเฉพาะอย่างยิ่งคือพลังงานที่ปล่อยออกมาจากการสลายกลูโคสที่ใช้ทำเอทีพีอย่างไร

                                              แหล่งพลังงานหลักคือออกซิเดชัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เซลล์ใช้ประเภทของการเกิดออกซิเดชันที่เรียกว่า HYDROGEN TRANSFER เพื่อสร้างพลังงาน:

                                              ปฏิกิริยาการถ่ายโอนไฮโดรเจนเหล่านี้มีชื่อเรียกเช่นนี้เนื่องจากคู่ของไฮโดรเจนถูก 'ถ่ายโอน' จากสารหนึ่ง (XH 2 ในปฏิกิริยาข้างต้น) ไปยังอีกสารหนึ่ง (YH 2 ในปฏิกิริยาข้างต้น) เนื่องจากสารตั้งต้น (XH 2 + Y) แสดงพลังงานมากกว่าผลิตภัณฑ์ (X + YH 2 ) ปฏิกิริยานี้จึงปล่อยพลังงาน

                                              ในเซลล์ ปฏิกิริยาการถ่ายโอนไฮโดรเจนเกิดขึ้นในไมโตคอนเดรีย ไฮโดรเจนคู่จะถูกส่งผ่านจากสารหนึ่งไปยังอีกสารหนึ่งอย่างต่อเนื่อง และสารเหล่านี้เรียกว่า HYDROGEN CARRIERS

                                              XH 2 + NAD ----> NADH 2 + FAD ----> FADH 2 + Q ----> QH 2 + C-1 ----> C-2 ---->

                                              ปฏิกิริยาถ่ายโอนไฮโดรเจนเหล่านี้จะปล่อยพลังงานที่ใช้สร้าง ATP จาก ADP (กล่าวอีกนัยหนึ่ง คือ การเพิ่มฟอสเฟตตัวที่สามลงในอะดีโนซีนไดฟอสเฟตในปฏิกิริยาที่เรียกว่าฟอสโฟรีเลชัน) ดังนั้น สิ่งที่เกิดขึ้นในไมโตคอนเดรียเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนไฮโดรเจน (การออกซิเดชันชนิดหนึ่ง) + ฟอสโฟรีเลชัน หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือ ปฏิกิริยาออกซิเดชันฟอสฟอริเลชัน ออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชั่นผลิตพลังงานจำนวนมากแต่ต้องการไฮโดรเจน ไฮโดรเจนมาจากไหน?

                                              แหล่งที่มาของไฮโดรเจน ได้แก่ GLYCOLYSIS และ KREB'S CYCLE

                                              ไกลโคไลซิส เกี่ยวข้องกับการสลายตัวของกลูโคส เซลล์ได้รับกลูโคสจากเลือด ระดับน้ำตาลในเลือดจะคงอยู่โดยการทำงานร่วมกันของสองกระบวนการ: ไกลโคเจเนซิสและไกลโคเจโนไลซิส ไกลโคเจเนซิส คือการผลิตไกลโคเจนจากกลูโคสและเกิดขึ้น (ส่วนใหญ่ในตับและกล้ามเนื้อโครงร่าง) เมื่อระดับน้ำตาลในเลือดสูงเกินไป (เช่น หลังอาหาร)

                                              Glycogenolysis เป็นกระบวนการย้อนกลับ - การสลายตัวของไกลโคเจนเพื่อปลดปล่อยโมเลกุลแต่ละโมเลกุลของกลูโคส สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเมื่อระดับน้ำตาลในเลือดเริ่มลดลง (เช่น หลังอาหารหลายชั่วโมง) ปฏิสัมพันธ์ของกระบวนการทั้งสองนี้มีแนวโน้มที่จะทำให้ระดับน้ำตาลในเลือดค่อนข้างคงที่

                                              กลูโคสที่เซลล์จับจากเลือดถูกใช้เพื่อสร้างพลังงานในกระบวนการที่เรียกว่าไกลโคไลซิส

                                              ในสองสามขั้นตอนแรกของไกลโคไลซิส กลูโคสจะถูกแปลงเป็นฟรุกโตส-1,6-ไดฟอสเฟต ปฏิกิริยาเหล่านี้ เช่นเดียวกับปฏิกิริยาเคมีทั้งหมด เกี่ยวข้องกับการสร้างและทำลายพันธะระหว่างอะตอม และบางครั้งก็ต้องการพลังงาน แม้ว่า glycolysis โดยรวมจะปล่อยพลังงานออกมา แต่พลังงานบางส่วนจะต้องถูกเติมในขั้นต้นเพื่อทำลายพันธะที่จำเป็นและเริ่มปฏิกิริยาที่สร้างพลังงาน พลังงานนี้เรียกว่าพลังงานกระตุ้น ในแผนภาพด้านบน จำเป็นต้องมีพลังงาน (เช่น โมเลกุลของ ATP) ในขั้นตอนที่ 1 & 3 ดังนั้น ก่อนที่ปฏิกิริยาที่สร้างพลังงานของไกลโคไลซิสจะเริ่มต้นขึ้น เซลล์จะต้องใช้ ATP สองโมเลกุลจริงๆ

                                              โดยรวมแล้ว glycolysis สามารถสรุปได้ดังนี้:

                                              กลูโคส ----> กรดไพรูวิก 2 ตัว (หรือไพรูเวต) + ATP สุทธิ 2 ตัว + ไฮโดรเจน 4 ตัว (2 NADH 2 )

                                              ดังนั้น glycolysis จึงผลิต ATP โดยตรง 2 ตัว (ATP ที่ผลิตได้โดยตรงจากปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นระหว่าง glycolysis) และ ATP ทางอ้อม 6 ตัว (ไฮโดรเจน 4 ตัวที่ผลิตใน glycolysis จะผ่านออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชันและผลิต 3 ATP ต่อคู่ กล่าวคือ 4 ไฮโดรเจนเท่ากับ 2 คู่ และ 2 คู่คูณ 3 ATP เท่ากับ 6 ATP) ดังนั้น glycolysis จึงผลิตได้ทั้งหมด 8 ATP

                                              ถัดมาเป็นขั้นกลาง (เรียกว่า ออกซิเดชันดีคาร์บอกซิเลชัน):


                                              ใช้โดยได้รับอนุญาตจาก Gary Kaiser

                                              กรดไพรูวิก 2 ตัวจะถูกแปลงเป็น 2 อะซิติลโคเอ และปฏิกิริยานี้จะผลิตไฮโดรเจน 4 ตัว (2 NADH)2). ไฮโดรเจนเหล่านั้น (เช่น ไฮโดรเจน 2 คู่) ผ่านออกซิเดชั่น ฟอสโฟรีเลชั่น และผลิต ATP เพิ่มขึ้น 6 คู่ (2 คู่ @ 3 ATP ต่อคู่)

                                              ในที่สุดก็มา วงจรของ Kreb:

                                              2 Acetyl CoA ผ่านวัฏจักรของปฏิกิริยานี้และผลิต 2 ATP (= GTP ในแผนภาพด้านบน) + 16 ไฮโดรเจน (6 NADH2 + 2 FADH2) บวกกับของเสียของเสียคาร์บอนไดออกไซด์ + น้ำ ไฮโดรเจน 16 ตัวผ่านออกซิเดชั่นฟอสโฟรีเลชั่นและผลิต 22 ATP [22 เพราะ 12 ของไฮโดรเจนเหล่านี้ (6 NADH)2) ผ่านปฏิกิริยาออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชั่นอย่างสมบูรณ์และผลิต 18 ATP (6 คู่ @ 3 ATP ต่อคู่) ในขณะที่ไฮโดรเจน 4 ตัวนี้ (2 FADH)2) ผ่านปฏิกิริยาเพียงบางส่วนและสร้าง 4 ATP (2 คู่ @ 2 ATP ต่อคู่)

                                              โดยรวมแล้ววงจรของ Kreb จะสร้าง 24 ATP (2 ทางตรงและทางอ้อม 22 ทาง)

                                              การผลิตเอทีพีโดยรวม จากกลูโคส = 8 (จากไกลโคไลซิส) + 6 (จากไฮโดรเจนที่ผลิตเมื่อกรดไพรูวิก 2 ตัวถูกแปลงเป็น 2 อะซิติล CoA) + 24 (จากวัฏจักรของเคร็บ) สำหรับผลรวมทั้งหมด 38:

                                              โดยตรง ทางอ้อม (อปท.) ทั้งหมด
                                              กลูโคส ----> 2 กรดไพรูวิก 2 6 8
                                              2 กรดไพรูวิก ----> 2 อะซีทิลโคเอ 0 6 6
                                              2 Acetyl CoA ----> CO 2 + H 2 O 2 22 24

                                              รวมทั้งหมด = 38 ATP

                                              กลูโคส (คาร์โบไฮเดรต) ไม่ใช่แหล่งพลังงานเพียงแหล่งเดียวสำหรับเซลล์ ไขมัน (หรือไขมัน) เช่น ไตรกลีเซอไรด์ ก็ถูกเผาผลาญเพื่อผลิตพลังงานเช่นกัน

                                              • Glycerol ----> Glyceraldehyde ----> Pyruvic Acid ----> Acetyl CoA ----> Kreb's Cycle
                                              • กรดไขมันจะถูกแปลงเป็นโมเลกุลของ Acetyl CoA ในกระบวนการที่เรียกว่า BETA OXIDATION

                                              ปฏิกิริยานี้ไม่เพียงแต่ผลิต Acetyl CoA (หรืออะซิเตท) จำนวนมากเท่านั้น แต่ยังสร้างไฮโดรเจนจำนวนมากอีกด้วย Acetyl CoA ผ่านวงจรของ Kreb ในขณะที่ไฮโดรเจนต้องผ่าน Oxidative Phosphorylation

                                              โปรตีนยังถูกใช้เป็นแหล่งพลังงาน

                                              โปรตีนจะถูกย่อยสลายเป็นกรดอะมิโนก่อน ส่วนประกอบไนโตรเจนของกรดอะมิโนจะถูกลบออก (ในปฏิกิริยาที่เรียกว่า DEAMINATION) จากนั้นกรดอะมิโนที่แยกส่วนเหล่านี้จะถูกแปลงเป็น Acetyl CoA ซึ่งผ่านวงจรของ Kreb เพื่อสร้าง ATP มากขึ้น


                                              ใช้โดยได้รับอนุญาตจาก Gary Kaiser