THE ENDOCRINE SYSTEM

THE ENDOCRINE SYSTEM Contents Hormones Evolution of Endocrine Systems Endocrine Systems and Feedback Mechanisms of Hormone Action Endocrine-related Problems The Nervous and Endocrine Systems Other Endocrine Organs | Other Chemical Messengers | Biological Cycles | Learning Objectives The nervous system coordinates rapid and precise responses to stimuli using action potentials. The endocrine systemmaintains homeostasis and long-term control using chemical signals. The endocrine system works in parallel with the nervous system to control growth and maturation along with homeostasis. Hormones The endocrine system is a collection of glands that secrete chemical messages we call hormones. These signals are passed through the blood to arrive at a target organ, which has cells possessing the appropriate receptor. Exocrine glands (not part of the endocrine system) secrete products that are passed outside the body. Sweat glands, salivary glands, and digestive glands are examples of exocrine glands.

The roles of hormones in selecting target cells and delivering the hormonal message. Images from Purves et al., Life: The Science of Biology, 4th Edition, by Sinauer Associates (www.sinauer.com) and WH Freeman (www.whfreeman.com), used with permission. Hormones are grouped into three classes based on their structure: 1. steroids 2. Peptides 3. amines Steroids Steroids are lipids derived from cholesterol. Testosterone is the male sex hormone. Estradiol, similar in structure to testosterone, is responsible for many female sex characteristics. Steroid hormones are secreted by the gonads, adrenal cortex, and placenta.

Structure of some steroid hormones and their pathways of formation. Images from Purves et al., Life: The Science of Biology, 4th Edition, by Sinauer Associates (www.sinauer.com) and WH Freeman (www.whfreeman.com), used with permission. Peptides and Amines Peptides are short chains of amino acids; most hormones are peptides. They are secreted by the pituitary, parathyroid, heart,stomach, liver, and kidneys. Amines are derived from the amino acid tyrosine and are secreted from the thyroid and the adrenal medulla. Solubility of the various hormone classes varies. Synthesis, Storage, and Secretion Steroid hormones are derived from cholesterol by a biochemical reaction series. Defects along this series often lead to hormonal imbalances with serious consequences. Once synthesized, steroid hormones pass into the bloodstream; they are not stored by cells, and the rate of synthesis controls them. Peptide hormones are synthesized as precursor molecules and processed by the endoplasmic reticulum and Golgi where they are stored in secretory granules. When needed, the granules are dumped into the bloodstream. Different hormones can often be made from the same precursor molecule by cleaving it with a different enzyme. Amine hormones (notably epinephrine) are stored as granules in the cytoplasm until needed. Evolution of Endocrine Systems Most animals with well-developed nervous and circulatory systems have an endocrine system. Most of the similarities among the endocrine systems of crustaceans, arthropods, and vertebrates are examples of convergent evolution. The vertebrate endocrine system consists of glands (pituitary, thyroid, adrenal), and diffuse cell groups scattered in epithelial tissues. More than fifty different hormones are secreted. Endocrine glands arise during development for all three embryologic tissue layers (endoderm, mesoderm, ectoderm). The type of endocrine product is determined by which tissue layer a gland originated in. Glands of ectodermal and endodermal origin produce peptide and amine hormones; mesodermal-origin glands secrete hormones based on lipids. Endocrine Systems and Feedback Cycles The endocrine system uses cycles and negative feedback to regulate physiological functions. Negative feedback regulates the secretion of almost every hormone. Cycles of secretion maintain physiological and homeostatic control. These cycles can range from hours to months in duration.

Negative feedback in the thyroxine release reflex. Image from Purves et al., Life: The Science of Biology, 4th Edition, by Sinauer Associates (www.sinauer.com) and WH Freeman (www.whfreeman.com), used with permission. Mechanisms of Hormone Action The endocrine system acts by releasing hormones that in turn trigger actions in specific target cells. Receptors on target cell membranes bind only to one type of hormone. More than fifty human hormones have been identified; all act by binding to receptor molecules. The binding hormone changes the shape of the receptor causing the response to the hormone. There are two mechanisms of hormone action on all target cells. Nonsteroid Hormones Nonsteroid hormones (water soluble) do not enter the cell but bind to plasma membrane receptors, generating a chemical signal (second messenger) inside the target cell. Five different second messenger chemicals, including cyclic AMP have been identified. Second messengers activate other intracellular chemicals to produce the target cell response.

The action of nonsteroid hormones. Images from Purves et al., Life: The Science of Biology, 4th Edition, by Sinauer Associates (www.sinauer.com) and WH Freeman (www.whfreeman.com), used with permission. Steroid Hormones The second mechanism involves steroid hormones, which pass through the plasma membrane and act in a two step process. Steroid hormones bind, once inside the cell, to the nuclear membrane receptors, producing an activated hormone-receptor complex. The activated hormone-receptor complex binds to DNA and activates specific genes, increasing production of proteins.

The action of steroid hormones. Images from Purves et al., Life: The Science of Biology, 4th Edition, by Sinauer Associates (www.sinauer.com) and WH Freeman (www.whfreeman.com), used with permission. Endocrine-related Problems 1. Overproduction of a hormone 2. Underproduction of a hormone 3. Nonfunctional receptors that cause target cells to become insensitive to hormones The Nervous and Endocrine Systems The pituitary gland (often called the master gland) is located in a small bony cavity at the base of the brain. A stalk links the pituitary to the hypothalamus, which controls release of pituitary hormones. The pituitary gland has two lobes: the anterior and posterior lobes. The anterior pituitary is glandular.

The endocrine system in females and males. Image from Purves et al., Life: The Science of Biology, 4th Edition, by Sinauer Associates (www.sinauer.com) and WH Freeman (www.whfreeman.com), used with permission. The hypothalamus contains neurons that control releases from the anterior pituitary. Seven hypothalamic hormones are released into a portal system connecting the hypothalamus and pituitary, and cause targets in the pituitary to release eight hormones.

The location and roles of the hypothalamus and pituitary glands. Images from Purves et al., Life: The Science of Biology, 4th Edition, by Sinauer Associates (www.sinauer.com) and WH Freeman (www.whfreeman.com), used with permission. Growth hormone (GH) is a peptide anterior pituitary hormone essential for growth. GH-releasing hormone stimulates release of GH. GH-inhibiting hormone suppresses the release of GH. The hypothalamus maintains homeostatic levels of GH. Cells under the action of GH increase in size (hypertrophy) and number (hyperplasia). GH also causes increase in bone length and thickness by deposition of cartilage at the ends of bones. During adolescence, sex hormones cause replacement of cartilage by bone, halting further bone growth even though GH is still present. Too little or two much GH can cause dwarfism or gigantism, respectively. Hypothalamus receptors monitor blood levels of thyroid hormones. Low blood levels of Thyroid-stimulating hormone (TSH)cause the release of TSH-releasing hormone from the hypothalamus, which in turn causes the release of TSH from the anterior pituitary. TSH travels to the thyroid where it promotes production of thyroid hormones, which in turn regulate metabolic rates and body temperatures. Gonadotropins and prolactin are also secreted by the anterior pituitary. Gonadotropins (which include follicle-stimulating hormone, FSH, and luteinizing hormone, LH) affect the gonads by stimulating gamete formation and production of sex hormones. Prolactin is secreted near the end of pregnancy and prepares the breasts for milk production. . The Posterior Pituitary The posterior pituitary stores and releases hormones into the blood. Antidiuretic hormone (ADH) and oxytocin are produced in the hypothalamus and transported by axons to the posterior pituitary where they are dumped into the blood. ADH controls water balance in the body and blood pressure. Oxytocin is a small peptide hormone that stimulates uterine contractions during childbirth. Other Endocrine Organs The Adrenal Glands Each kidney has an adrenal gland located above it. The adrenal gland is divided into an inner medulla and an outer cortex. The medulla synthesizes amine hormones, the cortex secretes steroid hormones. The adrenal medulla consists of modified neurons that secrete two hormones: epinephrine and norepinephrine. Stimulation of the cortex by the sympathetic nervous system causes release of hormones into the blood to initiate the "fight or flight" response. The adrenal cortex produces several steroid hormones in three classes: mineralocorticoids, glucocorticoids, and sex hormones. Mineralocorticoids maintain electrolyte balance. Glucocorticoids produce a long-term, slow response to stress by raising blood glucose levels through the breakdown of fats and proteins; they also suppress the immune response and inhibit the inflammatory response.

The structure of the kidney as relates to hormones. Image from Purves et al., Life: The Science of Biology, 4th Edition, by Sinauer Associates (www.sinauer.com) and WH Freeman (www.whfreeman.com), used with permission. The Thyroid Gland The thyroid gland is located in the neck. Follicles in the thyroid secrete thyroglobulin, a storage form of thyroid hormone. Thyroid stimulating hormone (TSH) from the anterior pituitary causes conversion of thyroglobulin into thyroid hormones T4 and T3. Almost all body cells are targets of thyroid hormones. Thyroid hormone increases the overall metabolic rate, regulates growth and development as well as the onset of sexual maturity. Calcitonin is also secreted by large cells in the thyroid; it plays a role in regulation of calcium. The Pancreas The pancreas contains exocrine cells that secrete digestive enzymes into the small intestine and clusters of endocrine cells (the pancreatic islets). The islets secrete the hormones insulin and glucagon, which regulate blood glucose levels. After a meal, blood glucose levels rise, prompting the release of insulin, which causes cells to take up glucose, and liver and skeletal muscle cells to form the carbohydrate glycogen. As glucose levels in the blood fall, further insulin production is inhibited. Glucagon causes the breakdown of glycogen into glucose, which in turn is released into the blood to maintain glucose levels within a homeostatic range. Glucagon production is stimulated when blood glucose levels fall, and inhibited when they rise. Diabetes results from inadequate levels of insulin. Type I diabetes is characterized by inadequate levels of insulin secretion, often due to a genetic cause. Type II usually develops in adults from both genetic and environmental causes. Loss of response of targets to insulin rather than lack of insulin causes this type of diabetes. Diabetes causes impairment in the functioning of the eyes, circulatory system, nervous system, and failure of the kidneys. Diabetes is the second leading cause of blindness in the US. Treatments involve daily injections of insulin, monitoring of blood glucose levels and a controlled diet. Other Chemical Messengers Interferons are proteins released when a cell has been attacked by a virus. They cause neighboring cells to produce antiviral proteins. Once activated, these proteins destroy the virus. Prostaglandins are fatty acids that behave in many ways like hormones. They are produced by most cells in the body and act on neighboring cells. Pheromones are chemical signals that travel between organisms rather than between cells within an organism. Pheromones are used to mark territory, signal prospective mates, and communicate. The presence of a human sex attractant/pheromone has not been established conclusively. Biological Cycles Biological cycles ranging from minutes to years occur throughout the animal kingdom. Cycles involve hibernation, mating behavior, body temperature and many other physiological processes. Rhythms or cycles that show cyclic changes on a daily (or even a few hours) basis are known as circadian rhythms. Many hormones, such as ACTH-cortisol, TSH, and GH show circadian rhythms. The menstrual cycle is controlled by a number of hormones secreted in a cyclical fashion. Thyroid secretion is usually higher in winter than in summer. Childbirth is hormonally controlled, and is highest between 2 and 7 AM. Internal cycles of hormone production are controlled by the hypothalamus, specifically the suprachiasmic nucleus (SCN). According to one model, the SCN is signaled by messages from the light-detecting retina of the eyes.The SCN signals thepineal gland in the brain to signal the hypothalamus, etc. Learning Objectives EndocrineWeb.com Text and images present information about various aspects of the endocrine system, highlighting the thyroid, parathyroid, and adrenal glands. Women's Health: Hormone Replacement Choices for Women in Midlife This site presents many issues relating to hormone replacement therapy, who should consider it, and more importantly, who should not. Environmental Estrogens and Other Hormones Learn about the myriad hormones that mimic estrogen and the problems that can cause with human health. Treating Eating Disorders, The discovery of two new hormones gives researchers food for thought This Scientific American online article discusses the role of hormones in eating disorders.

THE NERVOUS SYSTEM

The Neuron Nervous tissue is composed of two main cell types: neurons and glial cells. Neurons transmit nerve messages. Glial cells are in direct contact with neurons and often surround them.

The neuron is the functional unit of the nervous system. Humans have about 100 billion neurons in their brain alone! While variable in size and shape, all neurons have three parts. Dendrites receive information from another cell and transmit the message to the cell body. The cell body contains the nucleus, mitochondria and other organelles typical of eukaryotic cells. The axon conducts messages away from the cell body.

Structure of a typical neuron. Three types of neurons occur. Sensory neurons typically have a long dendrite and short axon, and carry messages from sensory receptors to the central nervous system. Motor neurons have a long axon and short dendrites and transmit messages from the central nervous system to the muscles (or to glands). Interneurons are found only in the central nervous system where they connect neuron to neuron.

Structure of a neuron and the direction of nerve message transmission. Some axons are wrapped in a myelin sheath formed from the plasma membranes of specialized glial cells known as Schwann cells. Schwann cells serve as supportive, nutritive, and service facilities for neurons. The gap between Schwann cells is known as the node of Ranvier, and serves as points along the neuron for generating a signal. Signals jumping from node to node travel hundreds of times faster than signals traveling along the surface of the axon. This allows your brain to communicate with your toes in a few thousandths of a second.

Cross section of myelin sheaths that surround axons

Structure of a nerve bundle. The Nerve Message The plasma membrane of neurons, like all other cells, has an unequal distribution of ions and electrical charges between the two sides of the membrane. The outside of the membrane has a positive charge, inside has a negative charge. This charge difference is a resting potential and is measured in millivolts. Passage of ions across the cell membrane passes the electrical charge along the cell. The voltage potential is -65mV (millivolts) of a cell at rest (resting potential). Resting potential results from differences between sodium and potassium positively charged ions and negatively charged ions in the cytoplasm. Sodium ions are more concentrated outside the membrane, while potassium ions are more concentrated inside the membrane. This imbalance is maintained by the active transport of ions to reset the membrane known as the sodium potassium pump. The sodium-potassium pump maintains this unequal concentration by actively transporting ions against their concentration gradients.

Transmission of an action potential. Changed polarity of the membrane, the action potential, results in propagation of the nerve impulse along the membrane. An action potential is a temporary reversal of the electrical potential along the membrane for a few milliseconds. Sodium gates and potassium gates open in the membrane to allow their respective ions to cross. Sodium and potassium ions reverse positions by passing through membrane protein channel gates that can be opened or closed to control ion passage. Sodium crosses first. At the height of the membrane potential reversal, potassium channels open to allow potassium ions to pass to the outside of the membrane. Potassium crosses second, resulting in changed ionic distributions, which must be reset by the continuously running sodium-potassium pump. Eventually enough potassium ions pass to the outside to restore the membrane charges to those of the original resting potential.The cell begins then to pump the ions back to their original sides of the membrane. The action potential begins at one spot on the membrane, but spreads to adjacent areas of the membrane, propagating the message along the length of the cell membrane. After passage of the action potential, there is a brief period, the refractory period, during which the membrane cannot be stimulated. This prevents the message from being transmitted backward along the membrane. Steps in an Action Potential 1. At rest the outside of the membrane is more positive than the inside. 2. Sodium moves inside the cell causing an action potential, the influx of positive sodium ions makes the inside of the membrane more positive than the outside. 3. Potassium ions flow out of the cell, restoring the resting potential net charges. 4. Sodium ions are pumped out of the cell and potassium ions are pumped into the cell, restoring the original distribution of ions. Synapses The junction between a nerve cell and another cell is called a synapse. Messages travel within the neuron as an electrical action potential. The space between two cells is known as the synaptic cleft. To cross the synaptic cleft requires the actions of neurotransmitters. Neurotransmitters are stored in small synaptic vessicles clustered at the tip of the axon.

A synapse. Image from Purves et al., Life: The Science of Biology, 4th Edition, by Sinauer Associates and WH Freeman, used with permission.

Excitatory Synapse from the Central Nervous System Arrival of the action potential causes some of the vesicles to move to the end of the axon and discharge their contents into the synaptic cleft. Released neurotransmitters diffuse across the cleft, and bind to receptors on the other cell's membrane, causing ion channels on that cell to open. Some neurotransmitters cause an action potential, others are inhibitory. Neurotransmitters tend to be small molecules, some are even hormones. The time for neurotransmitter action is between 0,5 and 1 millisecond. Neurotransmitters are either destroyed by specific enzymes in the synaptic cleft, diffuse out of the cleft, or are reabsorbed by the cell. More than 30 organic molecules are thought to act as neurotransmitters. The neurotransmitters cross the cleft, binding to receptor molecules on the next cell, prompting transmission of the message along that cell's membrane. Acetylcholine is an example of a neurotransmitter, as is norepinephrine, although each acts in different responses. Once in the cleft, neurotransmitters are active for only a short time. Enzymes in the cleft inactivate the neurotransmitters. Inactivated neurotransmitters are taken back into the axon and recycled. Diseases that affect the function of signal transmission can have serious consequences. Parkinson's disease has a deficiency of the neurotransmitter dopamine. Progressive death of brain cells increases this deficit, causing tremors, rigidity and unstable posture. L-dopa is a chemical related to dopamine that eases some of the symptoms (by acting as a substitute neurotransmitter) but cannot reverse the progression of the disease. The bacterium Clostridium tetani produces a toxin that prevents the release of GABA. GABA is important in control of skeletal muscles. Without this control chemical, regulation of muscle contraction is lost; it can be fatal when it effects the muscles used in breathing. Clostridium botulinum produces a toxin found in improperly canned foods. This toxin causes the progressive relaxation of muscles, and can be fatal. A wide range of drugs also operate in the synapses: cocaine, LSD, caffeine, and insecticides. Nervous Systems Multicellular animals must monitor and maintain a constant internal environment as well as monitor and respond to an external environment. In many animals, these two functions are coordinated by two integrated and coordinated organ systems: the nervous system and the endocrine system. Click here for a diagram of the Nervous System. 1. Receive sensory input from internal and external environments 2. Integrate the input 3. Respond to stimuli Sensory Input Receptors are parts of the nervous system that sense changes in the internal or external environments. Sensory input can be in many forms, including pressure, taste, sound, light, blood pH, or hormone levels, that are converted to a signal and sent to the brain or spinal cord. Integration and Output In the sensory centers of the brain or in the spinal cord, the barrage of input is integrated and a response is generated. The response, a motor output, is a signal transmitted to organs than can convert the signal into someDivisions of the Nervous System form of action, such as movement, changes in heart rate, release of hormones, etc. Endocrine Systems Some animals have a second control system, the endocrine system. The nervous system coordinates rapid responses to external stimuli. The endocrine system controls slower, longer lasting responses to internal stimuli. Activity of both systems is integrated. Divisions of the Nervous System The nervous system monitors and controls almost every organ system through a series of positive and negative feedback loops.The Central Nervous System (CNS) includes the brain and spinal cord. The Peripheral Nervous System (PNS) connects the CNS to other parts of the body, and is composed of nerves (bundles of neurons). Not all animals have highly specialized nervous systems. Those with simple systems tend to be either small and very mobile or large and immobile. Large, mobile animals have highly developed nervous systems: the evolution of nervous systems must have been an important adaptation in the evolution of body size and mobility. Coelenterates, cnidarians, and echinoderms have their neurons organized into a nerve net. These creatures have radial symmetry and lack a head. Although lacking a brain or either nervous system (CNS or PNS) nerve nets are capable of some complex behavior.

Bilaterally symmetrical animals have a body plan that includes a defined head and a tail region. Development of bilateral symmetry is associated with cephalization, the development of a head with the accumulation of sensory organs at the front end of the organism. Flatworms have neurons associated into clusters known as ganglia, which in turn form a small brain. Vertebrates have a spinal cord in addition to a more developed brain.

Some nervous systems in bilaterally symmetrical animals. Chordates have a dorsal rather than ventral nervous system. Several evolutionary trends occur in chordates: spinal cord, continuation of cephalization in the form of larger and more complex brains, and development of a more elaborate nervous system. The vertebrate nervous system is divided into a number of parts. The central nervous system includes the brain and spinal cord. The peripheral nervous system consists of all body nerves. Motor neuron pathways are of two types: somatic (skeletal) and autonomic (smooth muscle, cardiac muscle, and glands). The autonomic system is subdivided into the sympathetic and parasympathetic systems. Peripheral Nervous System The Peripheral Nervous System (PNS)contains only nerves and connects the brain and spinal cord (CNS) to the rest of the body. The axons and dendrites are surrounded by a white myelin sheath. Cell bodies are in the central nervous system (CNS) or ganglia. Ganglia are collections of nerve cell bodies. Cranial nerves in the PNS take impulses to and from the brain (CNS). Spinal nerves take impulses to and away from the spinal cord. There are two major subdivisions of the PNS motor pathways: the somatic and the autonomic. Two main components of the PNS: 1. sensory (afferent) pathways that provide input from the body into the CNS. 2. motor (efferent) pathways that carry signals to muscles and glands (effectors). Most sensory input carried in the PNS remains below the level of conscious awareness. Input that does reach the conscious level contributes to perception of our external environment. Somatic Nervous System The Somatic Nervous System (SNS) includes all nerves controlling the muscular system and external sensory receptors. External sense organs (including skin) are receptors. Muscle fibers and gland cells are effectors. The reflex arc is an automatic, involuntary reaction to a stimulus. When the doctor taps your knee with the rubber hammer, she/he is testing your reflex (or knee-jerk). The reaction to the stimulus is involuntary, with the CNS being informed but not consciously controlling the response. Examples of reflex arcs include balance, the blinking reflex, and the stretch reflex. Sensory input from the PNS is processed by the CNS and responses are sent by the PNS from the CNS to the organs of the body. Motor neurons of the somatic system are distinct from those of the autonomic system. Inhibitory signals, cannot be sent through the motor neurons of the somatic system. Autonomic Nervous System The Autonomic Nervous System is that part of PNS consisting of motor neurons that control internal organs. It has two subsystems. The autonomic system controls muscles in the heart, the smooth muscle in internal organs such as the intestine, bladder, and uterus. The Sympathetic Nervous System is involved in the fight or flight response. The Parasympathetic Nervous System is involved in relaxation. Each of these subsystems operates in the reverse of the other (antagonism). Both systems innervate the same organs and act in opposition to maintain homeostasis. For example: when you are scared the sympathetic system causes your heart to beat faster; the parasympathetic system reverses this effect. Motor neurons in this system do not reach their targets directly (as do those in the somatic system) but rather connect to a secondary motor neuron which in turn innervates the target organ. Central Nervous System The Central Nervous System (CNS) is composed of the brain and spinal cord. The CNS is surrounded by bone-skull andvertebrae. Fluid and tissue also insulate the brain and spinal cord.

Areas of the brain. The brain is composed of three parts: the cerebrum (seat of consciousness), the cerebellum, and the medulla oblongata(these latter two are "part of the unconscious brain"). The medulla oblongata is closest to the spinal cord, and is involved with the regulation of heartbeat, breathing, vasoconstriction (blood pressure), and reflex centers for vomiting, coughing, sneezing, swallowing, and hiccuping. Thehypothalamus regulates homeostasis. It has regulatory areas for thirst, hunger, body temperature, water balance, and blood pressure, and links the Nervous System to the Endocrine System. The midbrain and pons are also part of the unconscious brain. The thalamus serves as a central relay point for incoming nervous messages. The cerebellum is the second largest part of the brain, after the cerebrum. It functions for muscle coordination and maintains normal muscle tone and posture. The cerebellum coordinates balance. The conscious brain includes the cerebral hemispheres, which are are separated by the corpus callosum. In reptiles, birds, and mammals, the cerebrum coordinates sensory data and motor functions. The cerebrum governs intelligence and reasoning, learning and memory. While the cause of memory is not yet definitely known, studies on slugs indicate learning is accompanied by a synapse decrease. Within the cell, learning involves change in gene regulation and increased ability to secrete transmitters. The Brain During embryonic development, the brain first forms as a tube, the anterior end of which enlarges into three hollow swellings that form the brain, and the posterior of which develops into the spinal cord. Some parts of the brain have changed little during vertebrate evolutionary history. Click here to view an diagram of the brain, and here for a clickable map of the brain.

Parts of the brain as seen from the middle of the brain. Image from Purves et al., Life: The Science of Biology, Vertebrate evolutionary trends include 1. Increase in brain size relative to body size. 2. Subdivision and increasing specialization of the forebrain, midbrain, and hindbrain. 3. Growth in relative size of the forebrain, especially the cerebrum, which is associated with increasingly complex behavior in mammals. The Brain Stem and Midbrain The brain stem is the smallest and from an evolutionary viewpoint, the oldest and most primitive part of the brain. The brain stem is continuous with the spinal cord, and is composed of the parts of the hindbrain and midbrain. The medulla oblongata and pons control heart rate, constriction of blood vessels, digestion and respiration. The midbrain consists of connections between the hindbrain and forebrain. Mammals use this part of the brain only for eye reflexes. The Cerebellum The cerebellum is the third part of the hindbrain, but it is not considered part of the brain stem. Functions of the cerebellum include fine motor coordination and body movement, posture, and balance. This region of the brain is enlarged in birds and controls muscle action needed for flight. The Forebrain The forebrain consists of the diencephalon and cerebrum. The thalamus and hypothalamus are the parts of the diencephalon. The thalamus acts as a switching center for nerve messages. The hypothalamus is a major homeostatic center having both nervous and endocrine functions. The cerebrum, the largest part of the human brain, is divided into left and right hemispheres connected to each other by the corpus callosum. The hemispheres are covered by a thin layer of gray matter known as the cerebral cortex, the most recently evolved region of the vertebrate brain. Fish have no cerebral cortex, amphibians and reptiles have only rudiments of this area. The cortex in each hemisphere of the cerebrum is between 1 and 4 mm thick. Folds divide the cortex into four lobes:occipital, temporal, parietal, and frontal. No region of the brain functions alone, although major functions of various parts of the lobes have been determined. The major brain areas and lobes. Image from Purves et al. The occipital lobe (back of the head) receives and processes visual information. The temporal lobe receives auditory signals, processing language and the meaning of words. The parietal lobe is associated with the sensory cortex and processes information about touch, taste, pressure, pain, and heat and cold. The frontal lobe conducts three functions: 1. motor activity and integration of muscle activity 2. speech 3. thought processes

Functional areas of the brain. Most people who have been studied have their language and speech areas on the left hemisphere of their brain. Language comprehension is found in Wernicke's area. Speaking ability is in Broca's area. Damage to Broca's area causes speech impairment but not impairment of language comprehension. Lesions in Wernicke's area impairs ability to comprehend written and spoken words but not speech. The remaining parts of the cortex are associated with higher thought processes, planning, memory, personality and other human activities.

Parts of the cerebral cortex and the relative areas that are devoted to controlling various body regions. The Spinal Cord The spinal cord runs along the dorsal side of the body and links the brain to the rest of the body. Vertebrates have their spinal cords encased in a series of (usually) bony vertebrae that comprise the vertebral column. The gray matter of the spinal cord consists mostly of cell bodies and dendrites. The surrounding white matter is made up of bundles of interneuronal axons (tracts). Some tracts are ascending (carrying messages to the brain), others are descending (carrying messages from the brain). The spinal cord is also involved in reflexes that do not immediately involve the brain. The Brain and Drugs Some neurotransmitters are excitory, such as acetylcholine, norepinephrine, serotonin, and dopamine. Some are associated with relaxation, such as dopamine and serotonin. Dopamine release seems related to sensations of pleasure. Endorphins are natural opioids that produce elation and reduction of pain, as do artificial chemicals such as opium and heroin. Neurological diseases, for example Parkinson's disease and Huntington's disease, are due to imbalances of neurotransmitters. Parkinson's is due to a dopamine deficiency. Huntington's disease is thought to be cause by malfunctioning of an inhibitory neurotransmitter. Alzheimer's disease is associated with protein plaques in the brain. Drugs are stimulants or depressants that block or enhance certain neurotransmitters. Dopamine is thought involved with all forms of pleasure. Cocaine interferes with uptake of dopamine from the synaptic cleft. Alcohol causes a euphoric "high" followed by a depression. Marijuana, material from the Indian hemp plant (Cannabis sativa), has a potent chemical THC (tetrahydracannibinol) that in low, concentrations causes a euphoric high (if inhaled, the most common form of action is smoke inhalation). High dosages may cause severe effects such as hallucinations, anxiety, depression, and psychotic symptoms. Cocaine is derives from the plant Erthoxylon coca. Inhaled, smoked or injected. Cocaine users report a "rush" of euphoria following use. Following the rush is a short (5-30 minute) period of arousal followed by a depression. Repeated cycle of use terminate in a "crash" when the cocaine is gone. Prolonged used causes production of less dopamine, causing the user to need more of the drug. Heroin is a derivative of morphine, which in turn is obtained from opium, the milky secretions obtained from the opium poppy, Papaver somniferum. Heroin is usually injected intravenously, although snorting and smoking serve as alternative delivery methods. Heroin binds to ophioid receptors in the brain, where the natural chemical endorphins are involved in the cessation pain. Heroin is physically addictive, and prolonged use causes less endorphin production. Once this happens, the euphoria is no longer felt, only dependence and delay of withdrawal symptoms. Senses Input to the nervous system is in the form of our five senses: pain, vision, taste, smell, and hearing. Vision, taste, smell, and hearing input are the special senses. Pain, temperature, and pressure are known as somatic senses. Sensory input begins with sensors that react to stimuli in the form of energy that is transmitted into an action potential and sent to the CNS. Sensory Receptors • Sensory receptors are classified according to the type of energy they can detect and respond to. • Mechanoreceptors: hearing and balance, stretching. • Photoreceptors: light. • Chemoreceptors: smell and taste mainly, as well as internal sensors in the digestive and circulatory systems. • Thermoreceptors: changes in temperature. • Electroreceptors: detect electrical currents in the surrounding environment. Mechanoreceptors vary greatly in the specific type of stimulus and duration of stimulus/action potentials. The most adaptable vertebrate mechanoreceptor is the hair cell. Hair cells are present in the lateral line of fish. In humans and mammals hair cells are involved with detection of sound and gravity and providing balance. Hearing Hearing involves the actions of the external ear, eardrum, ossicles, and cochlea. In hearing, sound waves in air are converted into vibrations of a liquid then into movement of hair cells in the cochlea. Finally they are converted into action potentials in a sensory dendrite connected to the auditory nerve. Very loud sounds can cause violent vibrations in the membrane under hair cells, causing a shearing or permanent distortion to the cells, resulting in permanent hearing loss. Orientation and Gravity Orientation and gravity are detected at the semicircular canals. Hair cells along three planes respond to shifts of liquid within the cochlea, providing a three-dimensional sense of equilibrium. Calcium carbonate crystals can shift in response to gravity, providing sensory information about gravity and acceleration. Photoreceptors Detect Vision and Light Sensitivity The human eye can detect light in the 400-700 nanometer (nm) range, a small portion of the electromagnetic spectrum, the visible light spectrum. Light with wavelengths shorter than 400 nm is termed ultraviolet (UV) light. Light with wavelengths longer than 700 nm is termed infrared (IR) light.

The electromagnetic spectrum. Eye In the eye, two types of photoreceptor cells are clustered on the retina, or back portion of the eye. These receptors, rodsand cones, apparently evolved from hair cells. Rods detect differences in light intensity; cones detect color. Rods are more common in a circular zone near the edge of the eye. Cones occur in the center (or fovea centralis) of the retina. Light reaching a photoreceptor causes the breakdown of the chemical rhodopsin, which in turn causes a membrane potential that is transmitted to an action potential. The action potential transfers to synapsed neurons that connect to the optic nerve. The optic nerve connects to the occipital lobe of the brain. Humans have three types of cones, each sensitive to a different color of light: red, blue and green. Opsins are chemicals that bind to cone cells and make those cells sensitive to light of a particular wavelength (or color). Humans have three different form of opsins coded for by three genes on the X chromosome. Defects in one or more of these opsin genes can cause color blindness, usually in males.

General Biology บทที่ 1 ชีววิทยาคืออะไร

General Biology บทที่ 1 ชีววิทยาคืออะไร ผลการเรียนที่คาดหวัง 1. บอกความหมายและขอบเขตและความสำคัญของวิชาชีววิทยาได้ 2. สามารถนำความรู้เกี่ยวกับวิธีการทางวิทยาศาสตร์ไปใช้ในชีวิตประจำวันได้ 3. อธิบายการกำเนิดของสิ่งมีชีวิตได้ 4. บอกคุณสมบัติของสิ่งมีชีวิตและความคล้ายคลึงกันของสิ่งมีชีวิตกับสิ่งไม่มีชีวิตได้ บทนำ ชีววิทยาเป็นการศึกษาเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิต ความสัมพันธ์ระหว่างประชากรสิ่งมีชีวิต และสิ่งแวดล้อม การศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตกลุ่มต่างๆ การศึกษาลักษณะรูปร่าง การดำรงชีวิต และการจัดจำแนก สิ่งมีชีวิต สำหรับการศึกษาในระดับย่อยลงมา เช่น การศึกษาองค์ประกอบของสิ่งมีชีวิต ได้แก่ อวัยวะ เนื้อเยื่อ และเซลล์ ในด้านโครงสร้างและหน้าที่การทำงาน นอกจากนี้ชีววิทยายังครอบคลุมถึงการศึกษาเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตในระดับโมเลกุล อะตอมที่เป็น องค์ประกอบทางเคมีของเซลล์ เช่น โมเลกุลดีเอ็นเอ (DNA) อาร์เอ็นเอ (RNA) โมเลกุลของสารอินทรีย์ และอะตอมของ ธาตุต่างๆ ที่พบในสิ่งมีชีวิตรวมถึงการศึกษาเรื่องปฏิกิริยาเคมี และพลังงาน ที่เกิดขึ้น ในร่างกายสิ่งมีชีวิตอีกด้วย จะเห็นได้ว่าชีววิทยานั้นเกี่ยวข้องกับความรู้ต่างๆหลายสาขา ทั้งทางด้านเคมี ฟิสิกส์คณิตศาสตร์ และคอมพิวเตอร์ ที่สามารถประยุกต์นำมาใช้อธิบายหรือจำลองความ เป็นไปของสิ่งมีชีวิต ทั้งหลาย เพื่อตอบปัญหาต่างๆที่มนุษย์สงสัย เกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตได้ ความหมายของชีววิทยาและความสำคัญของชีววิทยา คำว่า ชีววิทยา (Biology) มาจากรากศัพท์ ภาษากรีก 2 คำ คือ ไบออส (Bios) หมายถึง ชีวิตและโลกอส (Logos) แปลว่า การศึกษา หรือความรู้ ชีววิทยา มีความสำคัญต่อชีวิตความเป็นอยู่ของมนุษย์ ทั้งโดยทางตรงและทางอ้อมเป็น อย่างมากเช่น 1. ด้านโภชนาการ เรานำความรู้ทางชีววิทยาไปใช้ประโยชน์ในทางโภชนาการ เช่น การเลือก ชนิดของอาหาร การบริโภค อาหารให้ถูกสัดส่วน นำความรู้ทางชีววิทยาไปใช้เพิ่มผลผลิตอาหาร ในทาง การเกษตรโดยการปรับปรุงพันธุ์พืชและสัตว์ โดยอาศัยความรู้ในสาขาพันธุศาสตร์ ชีวเคมีและ โภชนาการ ฯลฯ 2. ด้านการแพทย์และสาธารณสุข เกี่ยวกับการดูแลรักษาร่างกาย การป้องกันโรคและการ รักษาโรค ซึ่งชีววิทยา เป็นพื้นฐานสำคัญในทางแพทยศาสตร์และสาธารณสุข 3. การควบคุมศัตรูพืชและสัตว์ โดยอาศัยความรู้ทางชีววิทยาในสาขาอนุกรมวิธาน นิเวศวิทยา โดยเฉพาะการควบคุม ศัตรูพืช และสัตว์โดยวิธีทางชีววิธี (Biological Control) 4. การอนุรักษ์ทรัพยากรธรรมชาติและการป้องกันมลภาวะของสิ่งแวดล้อม หมายถึงการใช้ทรัพยากร ให้คุ้มค่าและใช้ได้นานโดยไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม 5. การพัฒนาประเทศในทุก ๆ ด้าน โดยเฉพาะด้านเศรฐกิจ เช่น พืชผัก ธัญพืช ที่ใช้ บริโดภคและส่งเป็นสินค้าออก การใช้พลังงานทดแทน เช่น มูลสัตว์ ซากสัตว์ ใช้ผลิตก๊าซ ชีวภาพอ้อยและมันสำปะหลังใช้ผลิตแอลกอฮอล์ สิ่งเหล่านี้ต้องใช้ความรู้พื้นฐานทาง พฤกษศาสตร์และสาขาอื่น ๆ ทางชีววิทยาร่วมกันเป็นอย่างมาก การศึกษาชีววิทยา การศึกษาชีววิทยาจำแนกออกเป็นแขนงต่างๆมากมายโดยจัดเป็นกลุ่มใหญ่ ๆได้ 2 กลุ่ม คือ 1. จำแนกตามธรรมชาติของสิ่งมีชีวิต เช่น 1.1) พฤกษศาสตร์ หรือ พฤกษวิทยา (Botany) 1.2) สัตวศาสตร์ หรือ สัตววิทยา (Zoology) 2. จำแนกตามวิธีการของการศึกษาถึงสิ่งมีชีวิต เช่น 2.1) ศึกษาถึงสิ่งมีชีวิตแต่ละหน่วย 2.2) ศึกษาถึงสิ่งมีชีวิตเป็นหมู่เป็นเหล่าสัมพันธ์กัน จำแนกตามธรรมชาติของสิ่งมีชีวิต จำแนกได้ 2 กลุ่ม คือ1. พฤกษศาสตร์ หรือ พฤกษวิทยา (Botany) ศึกษาเกี่ยวกับพืช ซึ่งยังแยกออกเป็น กลุ่มย่อย ๆ ได้อีกมากมายเช่นตฤณวิทยา (Agrostology) ศึกษาเกี่ยวกับหญ้า 2. สัตวศาสตร์ หรือ สัตววิทยา (Zoology) ศึกษาเกี่ยวกับสัตว์ ซึ่งแยกออกเป็น.กลุ่มย่อย ๆ ได้อีกมากมาย เช่น สังขวิทยา ศึกษาเกี่ยวกับหอย มีนวิทยา ศึกษาเกี่ยวกับปลา ปักษีวิทยาศึกษาเกี่ยวกับนก เป็นต้น จำแนกตามวิธีการของการศึกษาถึงสิ่งมีชีวิต จำแนกได้ 2 กลุ่มคือ 1. ศึกษาถึงสิ่งมีชีวิตแต่ละหน่วย แบ่งเป็น 3 แขนง ย่อยๆ คือ - สัณฐานวิทยา (Morphology) ศึกษาเกี่ยวกับ รูปร่าง ลักษณะและโครงสร้าง ของสิ่งมีชีวิตทั้งภายในและภายนอก ยังจำแนก ย่อยลงไปได้อีกคือ ก. กายวิภาคศาสตร์ (Anatomy) ศึกษา เกี่ยวกับ โครงสร้าง ได้แก่ กระดูกและกล้ามเนื้อ โครงสร้าง ของ ระบบต่าง ๆ

ภาพที่ 1-1 การศึกษาระบบกล้ามเนื้อมนุษย์ ข. เซลล์วิทยา (Cytology) ศึกษาเกี่ยวกับ เซลล์

ภาพที่ 1-2 การศึกษาเซลล์ ค. มิชญวิทยา (Histology) ศึกษาเกี่ยวกับ เนื้อเยื่อ

ภาพที่ 1-3 การศึกษาเนื้อเยื่อ - สรีรวิทยา (Physiology) ศึกษาเกี่ยวกับ หน้าที่และ การทำงาน ของระบบต่างๆ ภายใน สิ่งมีชีวิต

ภาพที่ 1-4 การศึกษาระบบต่าง ๆ ของร่างกาย - คัพภวิทยา (Embryology) ศึกษาเกี่ยวกับ การ เจริญเติบโต เปลี่ยนแปลงขั้นต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิตตั้งแต่ ตัวอ่อนจนถึงตัวเต็มวัย

ภาพที่ 1-5 การศึกษาคัพวิทยา 2. ศึกษาถึงสิ่งมีชีวิตเป็นหมู่เป็นเหล่าสัมพันธ์กัน จำแนก เป็นสาขาย่อย ๆ 5 สาขา ด้วยกันคือ - อนุกรมวิธาน (Taxonomy) ศึกษาเกี่ยวกับการจัด หมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิต

ภาพที่ 1-6 การจัดหมวดหมู่ของสิ่งมีชีวิต - นิเวศน์วิทยา (Ecology) ศึกษาเกี่ยวกับความสัมพันธ์ ระหว่างสิ่งมีชีวิตกับ สิ่งมีชีวิตและ สิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อม

ภาพที่ 1-7 การศึกษาระบบนิเวศน์ - ชีวภูมิศาสตร์ (Biogeography) ศึกษา เกี่ยวกับ การกระจายพันธุ์ ของสิ่งมีชีวิตไปตามเขต ภูมิศาสตร์ต่าง ๆ ของโลก

ภาพที่ 1-8 ชีวภูมิศาสตร์ของสิ่งมีชีวิต - พันธุศาสตร์ (Genetics) ศึกษาเกี่ยวกับ การถ่ายทอด ลักษณะต่าง ๆ ของ สิ่งมีชีวิตจาก บรรพบุรุษไปสู่ลูกหลาน และ ปัจจัยในการควบคุม ลักษณะความคล้ายคลึง และความแตกต่าง ของสิ่งมีชีวิตนั้น ๆ

ภาพที่ 1-9 การศึกษาพันธุศาสตร์ - วิวัฒนาการ (Evolution) ศึกษาเกี่ยวกับความก้าวหน้าในการเจริญเติบโต ของสิ่งมีชีวิตจากอดีตจนถึง ปัจจุบันว่ามี การเปลี่ยนแปลงอย่างไรบ้าง

ภาพที่ 1-10 การศึกษาวิวัฒนาการของมนุษย์ 5. วิธีการศึกษาชีววิทยา การศึกษาทางชีววิทยาเป็นวิทยาศาสตร์แขนงหนึ่งดังนั้นจึงขอกล่าวถึงวิธีการทางวิทยาศาสตร์ (Scientific method) ซึ่งมีวิธีการแบ่งเป็นขั้นดังนี้ 1. การสังเกต (observation) วิทยาศาสตร์ทุกแขนงเริ่มต้นด้วยการสังเกตปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเสมอ 2. ปัญหา (Problem) เมื่อสังเกตแล้วจะทำให้มีปัญหาเกิดขึ้นตามมา 3. สมมติฐาน (Hypothesis) การตั้งสมมติฐานเป็นการคาดการณ์สิ่งที่จะเกิดขึ้นจากข้อมูล ที่ค้นคว้ามา หรือจาก ประสบการณ์เดิม อาจจะถูกหรือผิดก็ได้ จนกว่าจะได้ทำการทดลองนั้น 4. การทดลอง(Experimentation) เพื่อเป็นการพิสูจน์สมมติฐานที่ตั้งขึ้นว่าถูกต้องหรือไม่ ขณะที่ทดลอง ต้องมีการเก็บข้อมูลด้วย เพื่อนำไปวิเคราะห์ผลด้วย 5. ทฤษฎี (Theory ) เมื่อพิสูจน์สมมติฐานได้ว่ามีโอกาสเป็นความจริงมาก สมมติฐานนั้นก็จะกลายเป็น ทฤษฎีไป ซึ่งเราสามารถนำไปใช้เป็นหลัก ในการอธิบายหรือทำนายปรากฏการณ์ได้ 6. สารเคมีที่เป็นองค์ประกอบของสิ่งมีชีวิต สิ่งมีชีวิตบนโลกประกอบด้วยธาตุหลัก 4 ธาตุ คือ ไฮโดรเจน (H) ออกซิเจน (O) ไนโตรเจน (N) คาร์บอน (C) ซึ่งเป็นธาตุเบาที่มีอยู่ทั่วไปบนโลกและในจักรวาล นอกจากนั้นเซลล์ยังใช้ฟอสฟอรัส(P) และกำมะถัน (S) ในการสร้างวัสดุโครงสร้างของเซลล์ และกระบวนการเผาผลาญอาหาร เพื่อสร้างพลังงาน ธาตุทั้งหกนี้พบทั่วไปในสารอินทรีย์ของเซลล์ โดยประกอบกันเป็นโมเลกุล ดังนี้ 1. น้ำ เป็นองค์ประกอบหลักของเซลล์ มีอยู่ประมาณร้อยละ 70 ของน้ำหนักเซลล์ทั้งหมด 2. ไขมัน (Lipids) มีโครงสร้างเป็นไฮโดรคาร์บอน ไม่ละลายน้ำ เป็นองค์ประกอบหลักของ เนื้อเยื้อต่างๆ และมีหน้าที่เก็บสะสมพลังงานเคมี 3. คาร์โบไฮเดรต (Carbohydrate) มีโครงสร้างเป็นไฮโดรคาร์บอนเช่นเดียวกับไขมัน แต่มีกลุ่มไฮดรอกซิล (-OH) ซึ่งมีคุณสมบัติในการละลายน้ำ ประกอบด้วยวงแหวนโมเลกุล ของน้ำตาล ซึ่งเมื่อแตกตัวแล้วให้พลังงานออกมา 4. โปรตีน (Protein) เป็นโมเลกุลที่มีความสลับซับซ้อนมากที่สุด ประกอบขึ้นด้วยกรดอะมิโน (Amino acid) หลายชนิดเรียงต่อกันเป็นสายยาวสลับซับซ้อน คอยทำหน้าที่ต่างๆ ภายในเซลล์ นับตั้งแต่ควบคุมปฏิกิริยาเคมีไปจนถึงเป็นโครงสร้างของร่างกาย ได้แก่ โปรตีนโครงสร้าง เช่น ขน เล็บ เอ็น; โปรตีนขนส่ง เช่น เฮโมโกลบิน ในเม็ดเลือด; โปรตีนภูมิคุ้มกัน เช่น แอนติบอดี; โปรตีนเร่งปฏิกิริยา เช่น เอนไซม์ เป็นต้น (สิ่งชีวิตสร้างโปรตีนมากมายหลายพันชนิด ขึ้นจากกรดอะมิโนเพียง 20 ชนิด)

ภาพที่ 1-11 โครงสร้างโปรตีนซึ่งประกอบด้วยโมเลกุลของกรดอะมิโนชนิดต่างๆ เรียงต่อกัน กรดนิวคลีอิก (Nucleic acid) เป็นโมเลกุลที่ใหญ่ที่สุดในเซลล์ เป็นแหล่งรวบรวมข้อมูล คำสั่ง ซึ่งระบุหน้าที่การทำงานของเซลล์ รวมถึงการถ่ายทอดทางพันธุกรรมด้วย กรดนิวคลีอิกมี 2 ชนิดคือ DNA และ RNA

ภาพที่ 1-12 ตัวอย่างโครงสร้างโมเลกุลของสารอินทรีย์ 7. ธรรมชาติของสิ่งมีชีวิต โดยปกติแล้วสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดจะมีลักษณะสำคัญดังนี้ 1. มีโครงสร้างและการทำหน้าที่อย่างเป็นระบบ (organization) ในสิ่งมีชีวิตโดยเฉพาะสิ่งมีชีวิตชั้นสูงจะมีการทำงานประสานกันตั้งแต่ ระดับหน่วยย่อยภายในเซลล์ (organelle) กลุ่มเซลล์ (tissue) และอวัยวะ (organ) ต่าง ๆ อย่างเป็นระบบและมีประสิทธิภาพ 2. มีการรักษาสมดุลภายในร่างกาย (homeostasis) การรักษาสมดุลภายในร่างกาย เช่น ระดับอุณหภูมิ ค่าความเป็นกรด-เบส (pH) และความเข้มข้นของสาร ต่างๆให้อยู่ ในจุดที่ ไม่เป็นอันตราย ต่อเซลล์

ภาพที่ 1-13 การรักษาสมดุลของน้ำ ที่มา: http://gotoknow.org/file/somluckv/Cell_membrane04.jpg 3. มีการปรับตัว (adaptation) สิ่งมีชีวิตพยายามปรับตัวให้เข้ากับสิ่งแวดล้อมอยู่เสมอ เช่น การเปลี่ยนสี ของผิวหนัง ในสัตว์เลื้อยคลานเพื่ออำพรางศัตรู การที่ปลามีรูปร่างเพรียว ไม่ต้านกระแสน้ำ การลดรูปของใบ จนมีลักษณะคล้ายเข็ม ในต้นกระบองเพ็ด จนมี ลักษณะคล้าย เข็มในต้นกระบองเพ็ด กระบองเพ็ดเพื่อลดการสูญเสียน้ำ เพราะเจริญอยู่ใน สิ่งแวดล้อม สิ่งแวดล้อมที่เป็นทะเลทราย การปรับตัวของ สิ่งมีชีวิตเป็นไป ก็เพื่อเพื่อให้สามารถ อยู่รอดในสิ่งแวดล้อมที่มันอาศัย อยู่และสามารถสืบทอด ลูกหลานต่อไปได้นั่นเอง

ภาพที่ 1-14 การปรับตัวของแมลง ที่มา : http://www.bioquip.com/ prod_images/9487-004-Adaptation.jpg 4. มีการสืบพันธุ์และถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม (reproduction and heredity) สิ่งมีชีวิตต้องสามารถสืบพันธุ์ได้ เพื่อดำรงเผ่าพันธุ์ไว้ไม่ให้สูญสิ้นไป โดยอาจอาศัยวิธีสืบพันธุ์โดยอาศัยเพศ (sexual reproduction) หรือไม่อาศัยเพศ (asexual reproduction)อย่างใดอย่างหนึ่งหรือทั้งสองวิธีก็ได้ เมื่อมีการสืบพันธุ์ สิ่งมีชีวิตจะถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมไปยังลูกหลานโดยอาศัยสารพันธุกรรมซึ่งได้แก่ ดีเอ็นเอ และอาร์เอ็นเอ ซึ่งเปรียบเสมือนเป็นตัวเก็บรหัสทางพันธุกรรมของรุ่นพ่อ-แม่ไว้นั่นเอง 5. มีการเจริญเติบโตและพัฒนารูปร่าง (growth and development) ในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว หลังจากมีการสืบพันธุ์ให้ลูกหลานแล้ว เซลล์ลูกเริ่มแรก จะมีขนาดเล็ก หลังจากได้รับสารอาหาร จะมีการ เจริญเติบโตขยายขนาดใหญ่ขึ้นและพัฒนาจนเป็นเซลล์ ที่พร้อมจะสืบพันธุ์ได้ (mature cell) ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ จะมีกระบวนการเจริญเติบโต และพัฒนาที่ซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งประกอบด้วย กระบวนการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของเซลล์ (cell differentiation) เพื่อให้เหมาะกับการทำหน้าที่แต่ละอย่าง เช่น การเปลี่ยนแปลงรูปร่างเซลล์ ต้นกำเนิดของเซลล์กล้ามเนื้อ เพื่อให้เหมาะสมกับการทำหน้าที่เคลื่อนไหวของร่างกาย เป็นต้น

ภาพที่ 1-15 การเจริญเติบโตของพืช ที่มา : http://www.ag.ndsu.edu/pubs/plantsci/hay/r648-5.gif 6. ต้องการพลังงาน (energy) และสร้างพลังงาน สิ่งมีชีวิตต้องการพลังงานเพื่อนำมาสร้างสาร ATP (adenosine triphosphate) โดยผ่านกระบวนการเมแทบอลิซึม (metabolism) ATP เป็นสารที่ใช้ในการขับเคลื่อนกิจกรรมต่างๆภายในร่างกายสิ่งมีชีวิต เช่น การสืบพันธุ์ การเจริญเติบโต การเคลื่อนไหว ฯลฯ พลังงานที่สิ่งมีชีวิตต้องการดังกล่าวอาจได้มาจากแหล่งต่างๆ เช่น พืช ได้พลังงานจากแสงอาทิตย์ สัตว์ได้พลังงานจากปฏิกิริยาเคมีของสารอินทรีย์และสารอนินทรีย์ ไวรัส ได้พลังงานจากสิ่งมีชีวิตอื่น นอกจากนี้ยังพบว่าสิ่งมีชีวิตยังสมบัติอื่น ๆ เช่น 1. คุณสมบัติทางสสาร ต่างก็มีเหมือน ๆ กัน กล่าวคือ ต่างก็มีตัวตน มีน้ำหนักต้องการที่อยู่ อยู่ใน อากาศและสัมผัสได้ด้วยอาการทั้งห้า 2. ส่วนประกอบทางเคมี ต่างก็มีคล้ายกัน เช่น ประกอบด้วยโปรตีน คาร์โบไฮเดรต ไขมัน และเกลือแร่ ซึ่งประกอบไปด้วยธาตุคาร์บอน (C) ไฮโดรเจน (H) ไนโตรเจน (N)และออกซิเจน (O) เหล่านี้ล้วนเป็นส่วนประกอบของสิ่งที่มีชีวิตเหล่านี้เป็นส่วนประกอบของสิ่งที่มีชีวิต สำหรับสิ่งไม่มีชีวิตก็ประกอบด้วยธาตุต่าง ๆดังกล่าวด้วยเช่นกัน 3. การเปลี่ยนแปลงทางเคมี เช่นการเกิดพลังงานในสิ่งที่มีชีวิตก็คล้ายกับในสิ่งที่ไม่มีชีวิต เช่นการย่อยอาหารของสิ่งมีชีวิตกับการเผาไหม้ของไม้ ก็มีปฏิกิริยาคล้ายกันดังนี้ ปฏิกิริยาการสลายน้ำตาลกลูโคส

ปฏิกิริยาการเผาไหม้ของไม้

4. คุณสมบัติทางกายภาพ เป็นต้นว่าการเปลี่ยนแปลงพลังงานแบบหนึ่งให้เป็นพลังงานอีก แบบหนึ่ง ทั้งในสิ่งที่มีชีวิตและสิ่งไม่มีชีวิตก็คล้ายกัน เช่น ความร้อนที่ได้จากสิ่งที่มีชีวิตและสิ่งที่ ไม่มีชีวิตก็คล้ายกัน ไฟฟ้าที่ได้จากสิ่งมีชีวิต เช่น ปลากระเบนไฟฟ้า กับไฟฟ้าที่ได้จากสิ่งที่ ไม่มี ชีวิต เช่น เครื่องปั่นไฟ ก็คล้ายกัน 8. ทฤษฎีกำเนิดของสิ่งมีชีวิต เกี่ยวกับเรื่องกำเนิดของสิ่งมีชีวิตนี้ได้มีผู้สันนิษฐานกันไว้อย่างกว้างขวาง โดยได้ตั้งทฤษฎีต่าง ๆ เอาไว้มากมาย สรุปเป็นทฤษฎี ได้เป็น 5 ทฤษฏี คือ 1. สิ่งมีชีวิตเกิดจากอำนาจวิเศษ (special creation) เป็นทฤษฎีที่อธิบายว่า ชีวิตทุกชนิดเกิดขึ้นพร้อมกันจากการสร้างของอำนาจวิเศษ โดยอ้างว่ามีอำนาจ เหนือธรรมชาติอย่างใดอย่างหนึ่งเป็นผู้สร้างชีวิตขึ้น เช่น พระเจ้าเป็นผู้บันดาลให้เกิดขึ้น เป็นความเชื่อ ที่ไม่มีเหตุผลในทางวิทยาศาสตร์ ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงไม่ยอมรับ แต่ยังเป็นความเชื่อถือของศาสนาบางศาสนาอยู่ 2. สิ่งมีชีวิตเกิดจากสิ่งไม่มีชีวิต (spontaneous generation หรือ abiogenisis) เป็นทฤษฎีที่อธิบายว่า “ชีวิตเกิดขึ้นได้เองเรื่อย ๆ จากสิ่งที่ไม่มีชีวิต” เช่น ปลาบางชนิด เกิดจากโคลนและทราย หนูเกิดจากเศษผงและเศษกระดาษตามช่องที่อาศัยอยู่ จิ้งหรีดเกิดจากน้ำค้างบนใบหญ้า เป็นต้น ความเชื่อดังกล่าวนี้ นักวิทยาศาสตร์รุ่นหลัง ๆ ต่อมาได้ทำการทดลองคัดค้านและหักล้างความเชื่อนั้นไป เพราะจากการทดลองปรากฏว่าสิ่งมีชีวิตจะต้องเกิดจากสิ่งมีชีวิตที่มีมาก่อนแล้ว 3. สิ่งมีชีวิตเกิดจากสิ่งมีชีวิต (biogenesis) เป็นทฤษฎีที่กล่าวว่า “ชีวิตเกิดมาจากชีวิตที่มีมาก่อนแล้ว” กล่าวคือ สิ่งมีชีวิตบนโลกทั้งหมด ขณะนี้มาจากสิ่งที่มีชีวิต (บรรพบุรุษ) เท่านั้น ทฤษฎีนี้มีการทดลองสนับสนุนมากมาย แต่ยังมีปัญหาอยู่อีกว่า ชีวิตที่เกิดมาก่อนหรือชีวิตแรกเริ่มนั้นมาจากไหนและอย่างไร 4. สิ่งมีชีวิตมาจากนอกโลก (cosmozoic theory) เป็นทฤษฎีที่กล่าวว่าชีวิตไม่มีที่สิ้นสุด ไม่มีใครสร้างขึ้น และไม่ได้มาจากสิ่งไม่มีชีวิต เช่น บางคนอ้างว่าชีวิตในโลกนี้เกิดมาจากโลกหรือดาวดวงอื่นพร้อมกับลูกอุกกาบาตหรือสะเก็ดดาวตก โดยเกิดจากสปอร์ (Spore) ซึ่งติดมากับสะเก็ดดาวตก ดังนี้เป็นต้น แต่ยังมีปัญหาอีกว่าสปอร์เหล่านั้นเกิดมาจากอะไรและอย่างไร 5. สิ่งมีชีวิตเกิดมาจากการวิวัฒนาการของสารอินทรีย์ (organic evolution) เป็นทฤษฎีที่อ้างว่า เมื่อโลกเย็นลงมากและมีสิ่งแวดล้อมที่เหมาะสมที่สิ่งมีชีวิตจะอยู่ได้ ชีวิตจะค่อย ๆ เกิดขึ้นมาจากสิ่งที่ไม่มีชีวิตพวกสารประกอบง่าย ๆ รวมตัวกันโดยการบังเอิญอย่างที่สุด (ความเหมาะสมและสารประกอบที่กล่าวถึงนั้นจะมีเฉพาะในสมัยนั้นเท่านั้น ต่อๆ มาจะไม่มีอีก เช่นในสมัยนี้ สิ่งแวดล้อมต่าง ๆ ได้เปลี่ยนแปลงไปแล้ว ไม่สามารถที่จำทำให้สิ่งที่ไม่มีชีวิตกลายเป็นสิ่งที่มีชีวิตไปได้อีก) สารประกอบอย่างง่าย ๆ ตามทฤษฎีนี้ ก็คือ พวกอนินทรียสาร ซึ่งเข้าใจว่าในบรรยากาศของโลกยุคแรก คงจะมีก๊าซมีเธน แอมโมเนีย ไอน้ำ ไฮโดรเจนไซยาไนด์ และไฮโดรเจน เหล่านี้จะค่อย ๆ รวมตัวและ วิวัฒนาการไปเป็นอินทรียสาร ที่มีอณูซับซ้อนมากขึ้นทุกทีและในที่สุดก็เปลี่ยนเป็นสิ่งมีชีวิตแรกเริ่มง่าย ๆ ขึ้น จากนั้นค่อย ๆ มีวิวัฒนาการเปลี่ยนแปลงไปเรื่อย ๆ จนกระทั่งเป็นสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ สันนิษฐานว่าสิ่งมีชีวิต แรกเริ่มนั้นคงจะเป็นกรดนิวคลิอิค ซึ่งทำหน้าที่เป็นแม่พิมพ์สามารถสร้างสารที่เหมือนตนเองขึ้นใหม่ได้ 9. ประวัติการศึกษาการกำเนิดของสิ่งมีชีวิต โลกมีกำเนิดมาได้ประมาณ 4.5 - 6พันล้านปีแล้วแต่สันนิษฐานว่า สิ่งมีชีวิตเพิ่งเกิดขึ้นเมื่อ ประมาณ 3.3 พันล้านปีมานี้ เนื่องจากพบซากดึกดำบรรพ์ (fossil) ของแบคทีเรียซึ่งนับว่ามีอายุมาก ที่สุดประมาณ 3 พันล้านปี ซึ่งมี นักวิทยาศาสตร์ในยุคต่าง ๆ ได้ให้ทฤษฎีเกี่ยวสิ่งมีชีวิต ที่แตกต่างกัน

ภาพที่ 1-16 จินตนาการของโลกในยุคแรกเริ่ม ทฤษฎีการกำเนิดชีวิตในยุคต่างๆ ตั้งแต่สมัยก่อนคริสตกาลประมาณ 300 - 400 ปีเศษ ชาวกรีกชื่อเอมเพโดคลีส (Empedocles) เดโมคริตุส (Democritus) และอริสโตเติล (Aristotle) ได้มีความคิดเกี่ยวกับการเกิดสิ่งมีชีวิต และวิวัฒนาการ แต่ขาดสิ่งสนับสนุน การเกิดสิ่งมีชีวิตของโลกได้รับความสนใจจาก นักวิทยาศาสตร์ในศตวรรษนี้อีก โดยเฉพาะทฤษฎีที่ว่าสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นได้เอง (spontaneous generation) ซึ่งได้กล่าวไว้เมื่อประมาณสองศตวรรษมาแล้วนับตั้งแต่นักปราชญ์ ชาวกรีกชื่อ อริสโตเติลเชื่อว่าสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นได้เองจากสิ่งไม่มีชีวิต เช่น ยุง หรือหมัด เกิดจากสิ่งเน่าเปื่อย แมลงวันเกิดจากสิ่งปฏิกูล ทฤษฎีดังกล่าวนี้ยังคงมีอิทธิพลต่อมาอีกชั่วระยะหนึ่ง แม้แต่นิวตัน(Newton) วิลเลี่ยม ฮาร์วีย ์(William Harvey) เดสคาร์ตส (Descartes)แวน เฮลมอนต์ (Van Helmont) ก็ยังยอมรับทฤษฎีสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นเองได้ ประมาณคริสต์ศตวรรษที่ 17 ฟรานเซสโก เรดิ (Francesco Redi) แพทย์ชาว อิตาเลียน ได้พิสูจน์ให้เห็นว่า เมื่อปิดภาชนะใส่เนื้อไม่ให้แมลงวันเข้าไปได้ไม่ปรากฏว่า มีหนอน เกิดขึ้นในเนื้อที่ เน่านั้น ในศตวรรษต่อมาพระชาวอิตาเลียน ชื่อลาซซาโร สปาลลันซานี (Lazzaro Spallanzani) ได้แสดงให้เห็นว่าน้ำต้มเนื้อเมื่อปิดผนึกให้ดี ไม่ให้อากาศผ่าน เข้าได้ หลังจาก นึ่งต้มแล้วปรากฏว่า ไม่มีจุลินทรีย์เลยและไม่เน่าอีกด้วย แต่เมื่อเปิดให้อากาศเข้าไป น้ำต้มเนื้อนั้น เกิดเน่าเสียแต่ เขาก็ไม่สามารถอธิบายได้ว่าอะไรเป็นสาเหตุ ในปี ค.ศ. 1860 หลุย ปาสเตอร์ (Louis Pasteur) ชาวฝรั่งเศส ได้ดัดแปลง การทดลองของ สปาลลันซานี โดยมีอุปกรณ์เป็นรูปตัว S ปลายด้านหนึ่งบรรจุน้ำต้มเนื้อปลายอีกด้านหนึ่งเปิด ให้ อากาศ ฃผ่านเข้าได้ เขาได้พิสูจน์ว่า เมื่ออากาศที่ผ่านเข้าไปในปลายอีกข้างหนึ่ง ปราศจากเชื้อ จุลินทรีย์ โดยที่เชื้อจุลินทรีย์หรือเศษผงจะถูกดักอยู่ตรงข้องอรูปตัว S นี้อากาศที่เข้าไปถึง น้ำต้ม เนื้อ จึงบริสุทธิ์ น้ำต้มเนื้อก็ไม่เน่าเปื่อย ซึ่งการทดลองนี้ได้คัดค้านทฤษฎีการเกิดขึ้นได้เองโดยสิ้นเชิง ต่อมาปี ค.ศ. 1936 นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย ชื่อ เอ. ไอ. โอเปริน (A.I.Oparin)ได้เขียน บทความเป็นภาษารัสเซียเรื่อง "The Origin of Life" อีกห้าปีต่อมานักวิทยาศาสตร์ ชาวอังกฤษ ชื่อ เจ. บี. เอส. ฮัลเดน (J.B.S.Haldane) ได้พิมพ์บทความแสดงความคิดของเขา ในวารสาร The Rational Annual ทั้งโอปารินและฮัลเดน ได้เสนอแนวความคิด คล้ายคลึงกันกล่าวว่า หลังจาก เกิดโลกแล้วบรรยากาศมีธาตุออกซิเจนน้อยหรือไม่มีเลยส่วนมากเป็นไอน้ำ แก๊สคาร์บอน ไดออกไซด์ และไนโตรเจนมีแก๊สไฮโดรเจนซัลไฟด์ มีเทน และแอมโมเนียบ้างเล็กน้อย ในมหาสมุทรอาจมี แก๊สคาร์บอน ไดออกไซด์ แอมโมเนีย มีเทน และไฮโดรเจนไซยาไนด์ซึ่งต่างก็มีสถานะเป็นแก๊ส ที่อุณหภูมิซึ่งน้ำเป็นของเหลวละลายอยู่ นอกจากนี้ในมหาสมุทรยังมีสารประกอบอื่นๆ ของพวกโลหะ คลอไรด์สารประกอบฟอสฟอรัส เกลือและแร่ธาตุต่างๆ สะสมอยู่ แม้แต่เดิมจะไม่มีก็ตาม แต่เนื่องจากแม่น้ำกัดเซาะด้านข้างของภูเขาออกไป รวมทั้งมี คลื่นกระทบฝั่งด้วยกำลังแรง ทำให้ ปริมาณเกลือและแร่ธาตุต่างๆ ในมหาสมุทรเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ นอกจากนี้ลาวาใต้ทะเลที่ระเบิดออกมา ยังอาจช่วยเพิ่มปริมาณ ของเกลือแร่ของน้ำในมหาสมุทรได้ ความเค็มของเกลือจึงเพิ่มขึ้น เรื่อยๆ การเกิดของน้ำที่เป็นส่วนของบรรยากาศแรกเริ่มและเกลือแร่หลายชนิดในรูปของสารละลาย เป็นกุญแจสำคัญที่นำไปสู่ การกำเนิดของสิ่งมีชีวิต เนื่องจากน้ำเป็นสิ่งที่จำเป็นที่สุดของสิ่ง มีชีวิต ทั้งในอดีตและปัจจุบันเป็นที่ทราบกันดีว่าน้ำ เป็นตัว ทำละลายที่ดีที่สุด มีสมบัติเป็นตัวกลาง ของ ปฏิกิริยา เคมีได้อย่างวิเศษ นอกจากนี้ยังเป็นแหล่งสำคัญของไฮโดรเจน และออกซิเจนอีกด้วย ด้วยเหตุผลดังกล่าวน้ำในมหาสมุทรจึงน่าจะก่อให้เกิดสิ่งมีชีวิตได้ ถึงแม้ว่าชั้นของเมฆ ที่หนาจะป้องกัน ไม่ให้แสงอาทิตย์ส่องถึงโลกครั้งแรก เป็นผลให้โลกมืดมากเป็นเวลานานแต่รังสี อุลตรา ไวโอเลต รังสีเอกซ์ และอื่นๆ ที่มี พลังงานสูงของดวงอาทิตย์ยังสามารถ ผ่านเมฆได้และทำให้เกิด พลังงานที่จำเป็นสำหรับ ปฏิกิริยาระหว่างมีเทน แอมโมเนีย ไฮโดรเจนไซยาไนด์และน้ำ แหล่ง พลังงานที่สอง ได้แก่ ประจุไฟฟ้าที่เกิดต่อเนื่องกันในบรรยากาศ ของเมฆและพายุฝน แสงทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีได้ เช่นเดียวกับรังสี จากดวงอาทิตย์ พลังงานจาก แหล่งทั้งสองจะทำให้โมเลกุล ของแก๊สเกิด ปฏิกิริยาเคมีโดยตรงเช่นที่ยังเกิดอยู่ในปัจจุบัน ผลผลิต ที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมีในอากาศจะถูกฝนชะล้าง ลงในทะเล ปฏิกิริยาเหล่านี้อาจเกิดในน้ำที่มี มีเทน และสารอื่นๆ ละลายอยู่ เนื่องจากกรดอะมิโนเป็นองค์ประกอบหลักของโปรตีน ดังนั้นผลการทดลองดังกล่าวนี้ จึงเป็นที่น่าสนใจเกี่ยวกับการ กำเนิดของชีวิตในโลก หลังจากที่มิลเลอร์ประสบความสำเร็จ ดังกล่าว ต่อมาก็ได้มีการสังเคราะห์กรดอะมิโนหลายชนิดขึ้นอีก โดยส่วนประกอบของแก๊สต่างๆ ได้รับประจุ ไฟฟ้าหรือรังสีอุลตราไวโอเลตและความร้อน จึงเป็นการยืนยันว่า กรดอะมิโน สามารถเกิดขึ้นได้ โดยกระบวนการต่างๆ ตั้งแต่สมัยก่อนที่จะมีสิ่งมีชีวิต อุบัติขึ้นในโลก ในสภาพที่เหมาะสมกรดอะมิโน ก็ก่อตัวเป็นเส้นยาวลักษณะคล้ายโปรตีนเรียก โปรตีนอยด์ (protenoid) เมื่อโลกค่อยๆ เย็นลง สารโปรตีนอยด์ก็เกิดขึ้นมากมาย มีรูปร่างค่อนข้างกลมขนาดเล็กซึ่งปรากฏการณ์เช่นนี้ อาจเกิดขึ้น ในสมัยก่อนประวัติศาสตร์โลก เพราะว่าในบรรยากาศ มีแก๊สมีเทน ไฮโดรเจน และ ไอน้ำ เมื่อถูกรังสี ต่างๆ หรือประจุไฟฟ้าจากฟ้าแลบก็จะทำให้เกิดสารประกอบอินทรีย์ต่างๆ รวมทั้งกรดอะมิโนการค้นพบ การสังเคราะห์กรดอะมิโนนับเป็นปัจจัย สำคัญในการเกิดสารประกอบพวกโปรตีน ซึ่งเป็น องค์ประกอบที่สำคัญในสิ่งมีชีวิตได้กำเนิดขึ้นในโลกครั้งแรก เมื่อประมาณ 3,000 ล้านปีมาแล้ว ต่อมามีการทดลองในทำนองเดียวกันนี้ โดยใช้แหล่งพลังงานต่างๆ กันไปปรากฏว่า ได้ผลคล้ายคลึงกัน ทำให้คาดว่าครั้งหนึ่งนานมาแล้ว ในโลกเรานี้มีสารเคมีที่มีโครงสร้างซับซ้อน ของสิ่งมีชีวิต เกิดขึ้นได้เอง จากสารเคมี ที่มีอยู่ในบรรยากาศขณะนั้น ซึ่งเหมือนกับที่นักวิทยาศาตร์ ได้ทดลอง ทำให้เกิดขึ้น ในห้องปฏิบัติการแต่ในสภาพความเป็นจริง ในปัจจุบัน สภาพบรรยากาศ ที่เต็มไปด้วย แก๊ส อิสระมากมายต่างไปจากอดีต สารอินทรีย์สามารถทำปฏิกิริยากับ ออกซิเจน เกิดการ สลายตัว การที่สภาพแวดล้อมเปลี่ยนแปลงไปการเกิดสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะคล้ายสิ่งมีชีวิต ริ่มแรก จึงไม่ สามารถเกิดขึ้น ได้อีก สิ่งมีชีวิตรุ่นต่อมาจึงกำเนิดจากสิ่งมีชีวิตที่กำเนิดมาก่อน หรือกล่าวได้ว่า “สิ่งมีชีวิตต้องเกิดจากสิ่งมีชีวิตด้วยกัน” นักวิทยาศาสตร์ในยุคต่างๆ

ภาพที่ 1-17 เอมเพโดคลีส , เดโมคริตุส และ อริสโตเติล เรียงตามลำดีบ

ภาพที่ 1-18 นิวตัน , วิลเลียม ฮาร์วีย์ และ เดคาร์ต ์เรียงตามลำดับ

ภาพที่ 1-19 แวน เฮลมอนต , ฟรานเซสโก เรดิ และ ลาซซาโร สปาลลันซานี ตามลำดับ

ภาพที่ 1-20 การทดลองของสปาลลันซานี

ภาพที่ 1-21 หลุย ปาสเตอร์ กับการทดลองของเขา

ภาพที่ 1-22 โอเปริน

ภาพที่ 1-23 การทดลองของมิลเลอร์ คำถามท้ายบท 1. ชีววิทยาคืออะไร มาจากรากศัพท์ภาษากรีก 2 คำ คืออะไรบ้าง 2. จงบอกสาขาวิชาที่ศึกษาเกี่ยวกับชีววิทยามาอย่างน้อย 5 วิชา 3. สารประกอบทางเคมีที่จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตมีอะไรบ้าง 4. คุณสมบัติของสิ่งมีชีวิตมีอะไรบ้าง