ชีววิทยา: ทฤษฎีเซลล์และพันธุศาสตร์

Overview of Biology

• Definition: The study of life and living organisms, encompassing various fields from molecular biology to ecology.
• Branches:
  • Molecular Biology
  • Genetics
  • Cell Biology
  • Physiology
  • Ecology
  • Evolutionary Biology
  • Microbiology

Cell Theory

• All living organisms are composed of cells.
• The cell is the basic unit of life.
• All cells arise from pre-existing cells.

Basic Unit of Life: The Cell

• Types of Cells:
  • Prokaryotic: No nucleus, smaller, includes bacteria.
  • Eukaryotic: Nucleus present, larger, includes plants, animals, fungi, and protists.
• Cell Organelles:
  • Nucleus: Contains genetic material (DNA).
  • Mitochondria: Powerhouse of the cell, produces energy (ATP).
  • Ribosomes: Site of protein synthesis.
  • Endoplasmic Reticulum: Rough (with ribosomes) for protein synthesis; Smooth for lipid synthesis.
  • Golgi Apparatus: Modifies, sorts, and packages proteins and lipids.

Genetics

• DNA Structure: Double helix, composed of nucleotides (A, T, C, G).
• Gene: A segment of DNA that codes for a protein.
• Mendelian Genetics:
  • Law of Segregation: Alleles separate during gamete formation.
  • Law of Independent Assortment: Genes for different traits segregate independently.
• Mutations: Changes in the DNA sequence that can affect phenotype.

Evolution

• Natural Selection: Mechanism by which individuals with favorable traits survive and reproduce.
• Adaptation: Traits that improve an organism’s chances of survival and reproduction.
• Speciation: The formation of new and distinct species in the course of evolution.

Ecology

• Ecosystem: A community of living organisms and their physical environment.
• Biomes: Large ecological areas on the earth’s surface, characterized by climate, flora, and fauna (e.g., tundra, rainforest).
• Food Chains and Webs: Describes the flow of energy and nutrients through an ecosystem.

Physiology

• Homeostasis: The maintenance of a stable internal environment in an organism.
• Organ Systems:
  • Circulatory: Transports blood, nutrients, gases.
  • Respiratory: Facilitates gas exchange.
  • Digestive: Breaks down food and absorbs nutrients.
  • Nervous: Coordinates body activities through nerve impulses.

Biochemistry

• Macromolecules:
  • Carbohydrates: Energy storage and structural components.
  • Proteins: Workhorses of the cell, involved in virtually all cellular functions.
  • Lipids: Energy storage, membrane structure, signaling molecules.
  • Nucleic Acids: DNA and RNA, involved in genetic information storage and transfer.

Importance of Biology

• Understanding life processes and interactions.
• Contributions to medicine, environmental conservation, agriculture, and biotechnology.

การศึกษาชีววิทยา

• คำจำกัดความ: การศึกษาชีวิตและสิ่งมีชีวิต รวมถึงสาขาต่าง ๆ ตั้งแต่ชีววิทยาโมเลกุลจนถึงนิเวศวิทยา
• สาขาต่างๆ:
  • ชีววิทยาโมเลกุล
  • พันธุศาสตร์
  • ชีววิทยาของเซลล์
  • สรีรวิทยา
  • นิเวศวิทยา
  • ชีววิทยาของการวิวัฒนาการ
  • จุลชีววิทยา

ทฤษฎีเซลล์

• สิ่งมีชีวิตทุกชนิดประกอบด้วยเซลล์
• เซลล์เป็นหน่วยพื้นฐานของชีวิต
• เซลล์ทุกเซลล์เกิดจากเซลล์ที่มีอยู่ก่อน

หน่วยพื้นฐานของชีวิต: เซลล์

• ประเภทของเซลล์:
  • เซลล์โปรคารีโอต: ไม่มีนิวเคลียส ขนาดเล็ก รวมถึงแบคทีเรีย
  • เซลล์ยูคารีโอต: มีนิวเคลียส ขนาดใหญ่ รวมถึงพืช สัตว์ ฟังไจ และโปรติสต์
• ออร์แกเนลล์ของเซลล์:
  • นิวเคลียส: เก็บสารพันธุกรรม (DNA)
  • ไมโทคอนเดรีย: แหล่งผลิตพลังงานของเซลล์ (ATP)
  • ไรโบโซม: สถานที่สังเคราะห์โปรตีน
  • เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม: หยาบ (มีไรโบโซม) สำหรับการสังเคราะห์โปรตีน; เรียบสำหรับการสังเคราะห์ไขมัน
  • โกลจิอาปาราตัส: ปรับเปลี่ยน จัดเรียงและบรรจุโปรตีนและไขมัน

พันธุศาสตร์

• โครงสร้าง DNA: รูปเกลียวคู่ ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ (A, T, C, G)
• ยีน: ส่วนของ DNA ที่เข้ารหัสโปรตีน
• พันธุศาสตร์แบบเมนเดล:
  • กฎของการแยก: อัลลีลจะแยกจากกันระหว่างการสร้างเกมเมต
  • กฎการจัดเรียงที่เป็นอิสระ: ยีนสำหรับลักษณะต่าง ๆ จะแยกจากกันอย่างอิสระ
• การกลายพันธุ์: การเปลี่ยนแปลงในลำดับ DNA ที่อาจส่งผลกระทบต่อฟีโนไทป์

การวิวัฒนาการ

• การคัดเลือกตามธรรมชาติ: กลไกที่ช่วยให้บุคคลที่มีลักษณะที่เป็นประโยชน์อยู่รอดและสืบพันธุ์
• การปรับตัว: ลักษณะที่ช่วยเพิ่มโอกาสของสิ่งมีชีวิตในการอยู่รอดและสืบพันธุ์
• การเกิดพันธุ์ใหม่: การก่อตัวของสปีชีส์ใหม่และแยกออกจากสปีชีส์เดิมในกระบวนการวิวัฒนาการ

นิเวศวิทยา

• ระบบนิเวศ: ชุมชนของสิ่งมีชีวิตและสภาพแวดล้อมทางกายภาพ
• ไบโอม: พื้นที่นิเวศทางใหญ่บนพื้นผิวโลกที่มีลักษณะเฉพาะด้วยภูมิอากาศและพืชพรรณ (เช่น ทุนดรา, ป่าฝน)
• ห่วงโซ่อาหารและเว็บ: อธิบายการไหลของพลังงานและสารอาหารในระบบนิเวศ

สรีรวิทยา

• การสร้างสมดุล: การรักษาสภาพแวดล้อมภายในให้มีเสถียรภาพในสิ่งมีชีวิต
• ระบบอวัยวะ:
  • ระบบหมุนเวียน: ขนส่งเลือด ภูมิคุ้มกัน แก๊ส
  • ระบบหายใจ: ช่วยในการแลกเปลี่ยนแก๊ส
  • ระบบย่อยอาหาร: ย่อยอาหารและดูดซึมสารอาหาร
  • ระบบประสาท: ประสานกิจกรรมของร่างกายผ่านสัญญาณประสาท

ชีวเคมี

• โมเลกุลขนาดใหญ่:
  • คาร์โบไฮเดรต: การเก็บพลังงานและส่วนประกอบโครงสร้าง
  • โปรตีน: ผู้ทำงานหลักของเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับฟังก์ชันของเซลล์ทั้งหมด
  • ไขมัน: การเก็บพลังงาน โครงสร้างของเยื่อหุ้ม เซลล์ สารสื่อสาร
  • กรดนิวคลีอิก: DNA และ RNA เกี่ยวข้องกับการเก็บรักษาและถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรม

ความสำคัญของชีววิทยา

• เข้าใจกระบวนการชีวิตและการมีปฏิสัมพันธ์
• มีส่วนช่วยในการแพทย์, การอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม, เกษตรกรรม และเทคโนโลยีชีวภาพ