ชีวิตกับสิ่งแวดล้Œอม สิ่งมีชีวิตกับการดำรงชีวิต
1. สิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้Œอม
โลก มีระบบนิเวศน์หลากหลายรวมกัน
เป็นระบบขนาดใหญ่ เรียกว่า ชีวภาค(Biophere) เช่น
- บริเวณเส้นศูนย์สูตร มีอุณหภูมิสูงและแสงแดดมาก ทำให้มีฝนตกชุก เกิดป่าฝนเขตร้อน
- บริเวณที่สูงหรือตํ่าจากเส้นศูนย์สูตร
เรียกว่า เขตอบอุ่น มีอุณหภูมิและแสงแดดจำกัด
จึงไม่หลากหลาย
- ขั้วโลกเหนือ
เรียกว่า เขตทุนดรา มีอุณหภูมิและแสงแดดน้อย
พื้นนํ้าเป็นนํ้าแข็ง มีพืชคลุมดิน
ในห่วงโซ่อาหาร จะมีการถ่ายทอดพลังงานจากผู้ผลิตไปยังผู้บริโภคลำดับต่าง
ๆ โดยจะถ่ายทอดไปเพียง
10% ส่วนพลังงานอีก 90% จะถูกใช้ในการดำรงชีวิต
นอกจากนี้ ในห่วงโซ่อาหาร จะมีการถ่ายทอดโลหะหนัก จากยาฆ่าแมลงและสารพิษด้วย โดยจะมีปริมาณสะสมเพิ่มขึ้นตามลำดับการกินของสิ่งมีชีวิต
2. การรักษาดุลยภาพของสิ่งมีชีวิต
เซลล์สิ่งมีชีวิต
มีส่วนประกอบที่เหมือนกัน คือ
- เยื่อหุ้มเซลล์ ทำหน้าที่ ห่อหุ้มเซลล์และควบคุมการผ่านสารเข้า – ออก
- นิวเคลียส
เป็นศูนย์ควบคุมการทำงานของเซลล์และเป็นแหล่งเก็บสารพันธุกรรม
- ไมโทคอนเดรีย เป็นแหล่งผลิตสารพลังงานสูง
- ไรโบโซม ทำหน้าที่ สังเคราะห์โปรตีน
- ร่างแหเอนโดพลาซึม ทำหน้าที่สังเคราะห์และลำเลียงโปรตีน
บางส่วนสังเคราะห์ไขมัน
- กอลจิคอมเพล็กซ์ ทำหน้าที่ ปรับเปลี่ยนโปรตีนและไขมัน
แล้วส่งไปยังปลายประสาท
เซลล์สิ่งมีชีวิต มีส่วนประกอบที่ต่างกัน
คือ
ในเซลล์พืช
จะมี
: ผนังเซลล์ ทำให้เซลล์คงรูปร่างและมีการเจริญในแนวตั้ง
มีโครงสร้างหลัก คือ เซลลูโลส
: คลอโรพลาสต์ ทำหน้าที่ สังเคราะห์นํ้าตาลโดยใช้พลังงานแสง
: แวคิวโอล ทำหน้าที่ บรรจุนํ้าและสารชนิดต่าง ๆ
ในเซลล์สัตว์ จะมี
: ไลโซโซม ทำหน้าที่ บรรจุเอนไซม์ที่มีสมบัติในการย่อยสลาย
2.1 การลำเลียงสารผ่านเซลล์ มี 4 ประเภท
2.2.1 การแพร่ คือ การที่สารเคลื่อนที่จากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูง ไปสู่ที่มีความเข้มข้นตํ่า
ออสโมซิส คือ การแพร่ของนํ้าผ่านเยื่อหุ้มเซลล์
จากบริเวณที่มีนํ้ามากไปสู่นํ้าน้อย แบ่งเป็น
- ไฮโพโทนิค คือ สารที่มีความเข้มข้นตํ่าหรือนํ้ามาก นํ้าจะไหลเข้า ทำให้เซลล์ใหญ่โดยถ้าเป็นเซลล์พืช จะเต่ง
แต่เซลล์สัตว์ จะแตก
- ไฮเพอร์โทนิค คือ สารที่มีความเข้มข้นสูงหรือนํ้าน้อย นํ้าจะไหลออก ทำให้เซลล์เหี่ยว
- ไอโซโทนิค คือ สารที่มีความเข้มข้นเท่ากับภายในเซลล์
นํ้าจะไหลเข้า = ไหลออก ทำให้เซลล์คงเดิม
2.2.2 การลำเลียงแบบฟาซิลิเทต ( Facilitated Transport) คือ การลำเลียงสารจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปสู่บริเวณที่มีความเข้มข้นตํ่า โดยมีโปรตีนตัวพาอยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งไม่ต้องอาศัยพลังงาน
โดยมีอัตราเร็วมากกว่าการแพร่
2.2.3 การลำเลียงแบบใช้พลังงาน (Active Transport) คือ การลำเลียงสารจากบริเวณที่มีความเข้มข้นตํ่าไปสู่บริเวณที่มีความเข้มข้นสูง
โดยมีโปรตีนตัวพาอยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์และต้องอาศัยพลังงาน
2.2.4 การลำเลียงสารแบบไม่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ คือ การลำเลียงสารที่มีขนาดใหญ่
เช่น โปรตีนคาร์โบไฮเดรต ซึ่งจะไม่สามารถผ่านโปรตีนตัวพาได้ แต่จะใช้เยื่อหุ้มเซลล์โอบล้อม
ดังนี้
- กระบวนการเอนโดไซโทซิส
(Endocytosis) เป็นการลำเลียงสารเข้าเซลล์
- กระบวนการเอกโซไซโทซิส
(Exocytosis) เป็นการลำเลียงสารออกเซลล์
2.2 กลไกการรักษาดุลยภาพ
2.3.1 การรักษาดุลยภาพของนํ้าในพืชโดยการคายนํ้าออกที่ปากใบ และการดูดนํ้าเข้าทางราก
2.3.2 การรักษาดุลยภาพของนํ้าในร่างกายคน
• เมื่อร่างกายเกิดภาวะขาดนํ้า
ทำให้เลือดข้น มีความดันเลือดตํ่า สมองไฮโพทาลามัสจะกระตุ้นต่อมใต้สมองส่วนท้าย ให้หลั่งฮอร์โมนแอนติไดยูเรติก
ออกมา เพื่อไปกระตุ้นให้ท่อหน่วยไตดูดนํ้ากลับคืน
2.3.3 การรักษาดุลยภาพของกรด-เบสในร่างกายคน
ถ้าร่างกายมีระดับเมแทบอลิซึมสูง (ปฏิกิริยาเคมีต่างๆ
ในร่างกาย) ทำให้เกิดก๊าซ CO2 มาก เกิดเป็นกรดคาร์บอนิก
ซึ่งแตกตัวให้
H+ ออกมา ส่งผลให้ pH ในเลือดตํ่าลง
หน่วยไตจึงทำหน้าที่ขับ H+ ออกมาทางปัสสาวะ
2.3.4 การรักษาดุลยภาพของนํ้าและแร่ธาตุในสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ
• สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่อาศัยในนํ้า
เช่น อะมีบา พารามีเซียม มีโครงสร้างเรียกว่า คอนแทร็กไทล์แวคิวโอล (Contractile Vacuole)
ทำหน้าที่ กำจัดนํ้าและของเสียออกจากเซลล์
• ปลานํ้าจืด
:มีปัสสาวะมาก แต่เจือจาง และที่เหงือกมีเซลล์คอยดูดแร่ธาตุที่จำเป็นกลับคืน
• ปลานํ้าเค็ม
: มีปัสสาวะน้อย แต่เข้มข้น และมีผิวหนังและเกล็ดหนา เพื่อป้องกันแร่ธาตุ
• นกทะเล มีต่อมนาซัล สำหรับขับเกลือออกในรูปนํ้าเกลือ
ทางรูจมูกและปาก
2.3.5 การรักษาดุลยภาพของอุณหภูมิภายในร่างกาย (อุณหภูมิปกติ
35.8-37.7 oC)
• เมื่ออากาศร้อน
ลดอัตราเมแทบอลิซึมและการเผาผลาญอาหาร หลอดเลือดฝอยขยายตัว ผิวจึงมีสีแดง
และต่อมเหงื่อขับเหงื่อเพิ่มขึ้น กล้ามเนื้อที่โคนขนจะคลายตัว ทำให้ขนเอนราบ
• เมื่ออากาศเย็น
เพิ่มอัตราเมแทบอลิซึมและการเผาผลาญอาหาร หลอดเลือดฝอยจะหดตัว ผิวจึงมีสีซีด และลดการทำงานของต่อมเหงื่อ
กล้ามเนื้อที่โคนขนจะหดตัว
ดึงให้ขนลุก
3. ภูมิคุŒมกันของร่‹างกาย
เชื้อโรคและสิ่งแปลกปลอมที่เข้าสู่ร่างกาย
เรียกว่า แอนติเจน
เซลล์เม็ดเลือดขาว ทำหน้าที่ ป้องกันและทำลายเชื้อโรค
โดยสร้างมาจากไขกระดูก และอวัยวะนํ้าเหลือง ซึ่งแบ่งเป็น 2 กลุ่ม
ดังนี้
1. กลุ่มฟาโกไซต์ (phagocyte) จะใช้เยื่อหุ้มเซลล์โอบล้อมเชื้อโรค แล้วนำเข้าสู่เซลล์
เพื่อย่อยสลาย
2. กลุ่มลิมโฟไซต์ (lymphocyte) จะสร้างแอนติบอดี ซึ่งเป็นสารโปรตีน
ทำหน้าที่ต่อต้านแอนติเจน
ระบบนํ้าเหลือง อวัยวะนํ้าเหลือง
เป็นแหล่งผลิตเซลล์เม็ดเลือดขาว ประกอบด้วย
• ต่อมนํ้าเหลือง
เช่น คอ (เรียกว่า ทอนซิล) รักแร้ โคนขา
• ม้าม เป็นอวัยวะนํ้าเหลืองที่มีขนาดใหญ่ที่สุด
อยู่ใต้กระบังลมด้านซ้าย
• ต่อมไทมัส
เป็นเนื้อเยื่อนํ้าเหลือง ทำหน้าที่ สร้างเซลล์เม็ดเลือดขาวกลุ่มลิมโฟไซต์
ร่างกายเรามีภูมิคุ้มกันตั้งแต่อยู่ในท้องแม่
โดยสร้างแอนติบอดีได้เองและได้รับจากแม่ และเมื่อคลอดจะได้จากการดื่มนมแม่ แต่จะป้องกันได้เฉพาะบางโรคเท่านั้น
จึงจำเป็นต้องได้รับภูมิคุ้มกันเพิ่มเติม โดยแบ่งเป็น
วัคซีน ผลิตจากเชื้อโรคที่ถูกทำให้อ่อนกำลัง หรือ ผลิตจากจุลินทรีย์ที่ตายแล้ว
หรือ ผลิตจากสารพิษที่หมดพิษหรือทอกซอยด์ เมื่อฉีดเข้าไปในร่างกายจะเป็นแอนติเจน ไปกระตุ้นให้ร่างกายสร้างแอนติบอดี
โดยใช้เวลา
4-7 วัน
เซรุ่ม ผลิตจากแอนติบอดี
เพื่อฉีดให้ร่างกายมีภูมิคุ้มกันทันที ซึ่งเตรียมได้จากการฉีดสารพิษหรือเชื้อโรคเข้าไปในตัวสัตว์
เพื่อกระตุ้นให้ร่างกายของสัตว์ ได้สร้างแอนติบอดี แล้วจึงนำ มาฉีดให้กับผู้ป่วย
เลือดของคน แบ่งเป็น 4 หมู่
ได้แก่ หมู่ A B AB O
หมู่เลือด
แอนติเจนบนเม็ดเลือดแดง แอนติบอดีในนํ้าเลือด
A A
B
B B
A
AB AB
ไม่มี
O ไม่มี AB
4. การถ่า‹ยทอดลักษณะทางพันธุกรรม
เซลล์ร่างกายของคน 1 เซลล์
จะมี 46 โครโมโซม โดยเหมือนกันเป็นคู่ๆ เรียกว่า โฮโมโลกัสโครโมโซม
การแบ่งเซลล์แบบไมโตซิส คือ การแบ่งเซลล์ร่างกาย
- ได้เซลล์ใหม่ 2 เซลล์ มีจำนวนโครโมโซมเท่าเดิม
การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส
คือ
การแบ่งเซลล์สืบพันธุ์
- ได้เซลล์ใหม่ 4 เซลล์ มีโครโมโซมลดลงเหลือครึ่งหนึ่ง
เซลล์ร่างกายของคน 1 เซลล์
มี 46 โครโมโซม หรือ 23 คู่ แบ่งเป็น
+ โครโมโซมร่างกายหรือออโตโซม
(22 คู่แรก)
A เป็นแอลลีนเด่น
เช่น ลักยิ้ม นิ้วเกิน คนแคระ ท้าวแสนปม
a เป็นแอลลีนด้อย
เช่น ผิวเผือก ธาลัสซีเมีย (เลือดจาง)
+ โครโมโซมเพศ (คู่ที่ 23) โดย เพศหญิง เป็น XX เพศชาย เป็น XY
ลักษณะที่ผิดปกติจะถูกควบคุมด้วยยีนด้อย
บนโครโมโซม
X
XC เป็นแอลลีนปกติ
Xc เป็นแอลลีนผิดปกติ เช่น ตาบอดสี ฮีโมฟีเลีย (โรคเลือดไหลไม่หยุด)
ภาวะพร่องเอนไซม์กลูโคส 6 ฟอสเฟต
(G6PD)
หมู่เลือด (ฟีโนไทป์)
จีโนไทป์
A IAIA
/ IAi
B IBIB
/ IBi
AB IAIB
O i
i
4.4 การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม
4.4.1 มิวเทชัน (mutation) : เป็นการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในระดับยีนหรือโครโมโซม ทำให้ลูกมีลักษณะบางอย่างแตกต่างไปจากรุ่นพ่อ-แม่ โดยมีทั้งที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติและเกิดจากรังสีหรือสารเคมี
4.4.2 การคัดเลือกตามธรรมชาติ ของชาร์ลส์ ดาร์วิน เสนอ ว่า “สิ่งมีชีวิตจะออกลูกเป็นจำนวนมาก
และมีความแปรผันในแต่ละรุ่น แล้วเกิดการแก่งแย่งสิ่งที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตที่มีอยู่อย่างจำกัด
ดังนั้น สิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะที่เหมาะสม จะสามารถเอาชีวิตรอดได้ และจะถ่ายทอดลักษณะที่เหมาะสม
ไปยังสิ่งมีชีวิตรุ่นต่อไป” เช่น นกจาบที่อยู่ตามหมู่เกาะกาลาปากอส
พบว่า มีจงอยปากแตกต่างกันตามลักษณะอาหารของนก
4.4.3 การคัดเลือกพันธุ์และปรับปรุงพันธุ์โดยคน
การคัดเลือกพันธุ์ปลาทับทิม : พัฒนาโดยการคัดพันธุ์ปลานิลจากทั่วโลก
การปรับปรุงพันธุ์ข้าวข้าวขาวดอกมะลิ 105 เป็นข้าวเจ้า
เมื่อใช้รังสีแกมมา ทำให้เกิดมิวเทชัน ทำให้ได้ข้าวพันธุ์ กข 6 ที่เป็นข้าวเหนียว ข้าวพันธุ์ กข 15
4.5 เทคโนโลยีชีวภาพ (Biotechnology) ได้แก่
4.5.1 พันธุวิศวกรรม (Genetic Engineering ) : คือ การตัดต่อยีน เรียกว่า สิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรม หรือ GMO
4.5.2 การโคลน:
หมายถึง การสร้างสิ่งมีชีวิตใหม่
ที่มีลักษณะเหมือนสิ่งมีชีวิตต้นแบบทุกประการ
4.5.3 ลายพิมพ์ DNA : เป็นเอกลักษณ์เฉพาะของบุคคล เปลี่ยนแปลงไม่ได้และไม่มีใครเหมือนกัน
(ยกเว้น ฝาแฝดแท้ ) ใช้ในการพิสูจน์ผู้ต้องสงสัย
หรือหาความสัมพันธ์ทางสายเลือด
4.5.4 การทำแผนที่ยีน หรือ แผนที่จีโนม : เพื่อให้รู้ตำแหน่งของยีนในโครโมโซม เพราะว่าเมื่อระบุได้ว่ายีนใดบ้างที่ผิดปกติก็ใช้เทคโนโลยีพันธุวิศวกรรมตัดต่อยีนที่พึงประสงค์เข้าไปแทนยีนที่เป็นสาเหตุให้เกิดโรค
เรียกวิธีรักษาแบบนี้ว่า การบำบัดรักษาด้วยยีน (gene therapy)
5. ความหลากหลายทางชีวภาพ
นักชีววิทยา จัดจำแนกหมวดหมู่สิ่งมีชีวิต
ออกได้เป็น
5 อาณาจักร ดังนี้
• อาณาจักรสัตว์
: เป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์และเซลล์รวมกันเป็นเนื้อเยื่อ : เป็นผู้บริโภค
• อาณาจักรพืช
: เป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์และเซลล์รวมกันเป็นเนื้อเยื่อ : เป็นผู้ผลิต
: มีผนังเซลล์ ซึ่งมีเซลลูโลสเป็นองค์ประกอบ
• อาณาจักรโพรทิสตา
: เป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวหรือหลายเซลล์
: บางชนิดสร้างอาหารได้ แต่บางชนิดต้องกินอาหารจากสิ่งมีชีวิตอื่น
• อาณาจักรเห็ดรา
และยีสต์ : ยีสต์มีเซลล์เดียว เห็ดรามีหลายเซลล์
: เป็นผู้ย่อยสลายอินทรีย์สาร
แต่บางชนิดเป็นปรสิต
• อาณาจักรมอเนอรา
: เป็นสิ่งมีชีวิตที่เซลล์ไม่มีนิวเคลียส : เป็นผู้ย่อยสลายอินทรีย์สาร
บางชนิดสร้างอาหารได้เอง ได้แก่ แบคทีเรีย สาหร่ายสีเขียวแกมนํ้าเงิน
ไวรัส ไม่มีอาณาจักร เพราะ ไม่มีลักษณะเป็นเซลล์
แต่เป็นอนุภาค ที่ใช้โปรตีนห่อหุ้มสารพันธุกรรมไว้ สามารถเพิ่มจำนวนได้เฉพาะเมื่ออยู่ภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น
