RSS

การแบ่งเซลล์

การแบ่งเซลล์มี 2 ขั้นตอน คือ

1. การแบ่งนิวเคลียส (Karyokinesis) จะมี 2 แบบ

                     1.1 การแบ่งแบบ ไมโทซิส (mitosis)

                      1.2 การแบ่งแบบ ไมโอซิส ( meiosis)

2. การแบ่งไซโทพลาสซึม (Cytokinesis) มี 2 แบบ คือ

2.1 แบบที่เยื่อหุ้มเซลล์คอดกิ่วจาก 2 ข้าง เข้าใจกลางเซลล์ เรียกว่าแบบ furrow type ซึ่งพบในเซลล์สัตว์

2.2 แบบที่มีการสร้างเซลล์เพลท (cell plate) มาก่อตัว บริเวณกึ่งกลางเซลล์ขยายไป 2 ข้างของเซลล์ เรียกว่าแบบ cell plate type ซึ่งพบในเซลล์พืช

การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส ( mitosis)

การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส เป็นการแบ่งเซลล์ เพื่อเพิ่มจำนวนเซลล์ของร่างกาย ในการเจริญเติบโต ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ หรือในการแบ่งเซลล์ เพื่อการสืบพันธุ์ ในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว และหลายเซลล์บางชนิด เช่น พืช

•  ไม่มีการลดจำนวนชุดโครโมโซม ( 2n ไป 2n หรือ n ไป n )

•  เมื่อสิ้นสุดการแบ่งเซลล์จะได้ 2 เซลล์ใหม่ที่มีโครโมโซมเท่าๆ กัน และเท่ากับเซลล์ตั้งต้น

•  พบที่เนื้อเยื่อเจริญปลายยอด , ปลายราก , แคมเบียม ของพืชหรือเนื้อเยื่อบุผิว , ไขกระดูกในสัตว์ , การสร้างสเปิร์ม และไข่ของพืช

•  มี 5 ระยะ คือ อินเตอร์เฟส ( interphase), โพรเฟส ( prophase), เมทาเฟส (metaphase), แอนาเฟส ( anaphase) และเทโลเฟส ( telophase)

วัฏจักรของเซลล์ ( cell cycle)

วัฏจักรของเซลล์ หมายถึง ช่วงระยะเวลาการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ ในขณะที่เซลล์มีการแบ่งตัว ซึ่งประกอบด้วย 2 ระยะได้แก่ การเตรียมตัวให้พร้อม ที่จะแบ่งตัว และกระบวนการแบ่งเซลล์

1. ระยะอินเตอร์เฟส ( Interphase)

ระยะนี้เป็นระยะเตรียมตัว ที่จะแบ่งเซลล์ในวัฏจักรของเซลล์ แบ่งออกเป็น 3 ระยะย่อย คือ

•  ระยะ G1 เป็นระยะก่อนการสร้าง DNA ซึ่งเซลล์มีการเจริญเติบโตเต็มที่ ระยะนี้ จะมีการสร้างสารบางอย่าง เพื่อใช้สร้าง DNA ในระยะต่อไป

•  ระยะ S เป็นระยะสร้าง DNA (DNA replication) โดยเซลล์มีการเจริญเติบโต และมีการสังเคราะห์ DNA อีก 1 ตัว หรือมีการจำลองโครโมโซม อีก 1 เท่าตัว แต่โครโมโซมที่จำลองขึ้น ยังติดกับท่อนเก่า ที่ปมเซนโทรเมียร์ ( centromere) หรือไคเนโตคอร์ ( kinetochore) ระยะนี้ใช้เวลานานที่สุด

•  ระยะ G2 เป็นระยะหลังสร้าง DNA ซึ่งเซลล์มีการเจริญเติบโต และเตรียมพร้อม ที่จะแบ่งโครโมโซม และไซโทพลาสซึมต่อไป

2. ระยะ M (M-phase)

ระยะ M (M-phase) เป็นระยะที่มีการแบ่งนิวเคลียส และแบ่งไซโทพลาสซึม ซึ่งโครโมโซม จะมีการเปลี่ยนแปลงหลายขั้นตอน ก่อนที่จะถูกแบ่งแยกออกจากกัน ประกอบด้วย 4 ระยะย่อย คือ โพรเฟส เมทาเฟส แอนาเฟส และเทโลเฟส

ในเซลล์บางชนิด เช่น เซลล์เนื้อเยื่อเจริญของพืช เซลล์ไขกระดูก เพื่อสร้างเม็ดเลือดแดง เซลล์บุผิว พบว่า เซลล์จะมีการแบ่งตัว อยู่เกือบตลอดเวลา จึงกล่าวได้ว่า เซลล์เหล่านี้ อยู่ในวัฏจักรของเซลล์ตลอด แต่เซลล์บางชนิด เมื่อแบ่งเซลล์แล้ว จะไม่แบ่งตัวอีกต่อไป นั่นคือ เซลล์จะไม่เข้าสู่วัฏจักรของเซลล์อีก เข้าสู่ G0 จนกระทั่งเซลล์ชราภาพ ( cell aging) และตายไป ( cell death) ในที่สุด แต่เซลล์บางชนิด จะพักตัวหรืออยู่ใน G0 ชั่วระยะเวลาหนึ่ง ถ้าจะกลับมาแบ่งตัวอีก ก็จะเข้าวัฏจักรของเซลล์ต่อไป

ขั้นตอนต่างๆของโมโทซิส

1. ระยะอินเตอร์เฟส ( interphase)

•  เป็นระยะที่เซลล์เติบโตเติมที่

•  เซลล์มีการเปลี่ยนแปลง ทางเคมีมากที่สุด หรือมีเมทาบอลิซึมสูงมาก จึงเรียก Metabolic stage

•  ใช้เวลานานที่สุด ดังนั้น ถ้าศึกษาการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิส จากกล้องจุลทรรศน์ จะพบเซลล์ปรากฏ อยู่ในระยะนี้มากที่สุด

•  โครโมโซม มีลักษณะเป็นเส้นใยยาวขดไปมา เรียกว่า เส้นใยโครมาทิน ( chromation)

•  มีการสังเคราะห์ DNA ขึ้นมาอีก 1 เท่าตัว หรือมีการจำลองโครโมโซมอีก 1 ชุด แต่ยังติดกันอยู่ ที่ปมเซนโทรเมียร์ ( centromere) หรือไคเนโตคอร์ ( kinetochore) ดังนั้นโครโมโซม 1 แท่ง จะมี 2 ขา เรียกแต่ละขานั้น เรียกว่า โครมาทิด ( chromatid) โดยโครมาทิดทั้งสองขา ของโครโมโซมท่อนเดียวกัน เรียกว่า sister chromatid ดังนั้น ถ้าโครโมโซมในเซลล์ 8 แท่งก็จะมี 16 โครมาทิด หรือในคนเรา มีโครโมโซม 46 แท่ง ก็จะมี 92 โครมาทิด

•  ระยะนี้ โครโมโซมจะมีความยาวมากที่สุด

2. ระยะโฟรเฟส ( prophase)

•  ระยะนี้โครมาทิดจะหดตัว โดยการบิดเป็นเกลียวสั้นลง ทำให้เห็นได้ชัดเจนมากขึ้นว่า โครโมโซม 1 แท่งมี 2 โครมาทิด

•  เยื่อหุ้มนิวเคลียส และนิวคลีโอลัสสลายไป

•  เซนทริโอล ( centrioles) ในเซลล์สัตว์ และโพรติสท์บางชนิด เช่น สาหร่าย รา จะเคลื่อนที่ แยกไปอยู่ตรงข้ามกัน ในแต่ละขั้วเซลล์ และสร้างเส้นใยโปรตีน (microtubule) เรียกว่า ไมโทติก สปินเดิล ( mitotic spindle) และสปินเดิล ไฟเบอร์ (spindle fiber) ไปเกาะที่เซนโทรเมียร์ ของทุกโครมาทิก ดังนั้น รอบๆ เซนโทรโอล จึงมีไมโทติก สปินเดิล ยื่นออกมาโดยรอบมากมาย เรียกว่า แอสเทอร์ ( Aster) สำหรับใช้ในเซลล์พืช ไม่มีเซนทริโอล แต่มีไมโทติก สปินเดิล การกระจายออก จากขั้วที่อยู่ตรงข้ามกัน ( polar cap)

ข้อควรทราบพิเศษ ระยะโฟรเฟสนี้ พบว่า ในเซลล์สัตว์ จะมีเซนทริโอล 2 อัน หรือมีแอสเทอร์ 2 อัน

3. ระยะเมทาเฟส ( metaphase)

•  ระยะนี้ไมโทติก สปินเดิลจะหดตัว ดึงให้โครมาทิดไปเรียงตัวอยู่ในแนวกึ่งกลางเซลล์ ( equatorial plate)

•  โครมาทิดหดสั้นมากที่สุด จึงสะดวกต่อการเคลื่อนที่ ของโครมาทิดมาก

•  ระยะนี้เหมาะมากที่สุด ต่อการนับจำนวนโครโมโซม , จัดเรียงโครโมโซมเป็นคู่ๆ หรือที่เรียกว่าแครีโอไทป์ ( karyotype) หรือเหมาะต่อการศึกษารูปร่าง ความผิดปกติ ของโครโมโซม

•  ตอนปลายของระยะนี้ มีการแบ่งตัว ของเซนโทรเมียร์ ทำให้โครมาทิดพร้อมที่จะแยกจากกัน

4. ระยะแอนาเฟส ( anaphase)

•  ระยะนี้ไมโทติก สปินเดิล หดสั้นเข้า ดึงให้โครมาทิดแยกตัวออกจากกัน แล้วโครมาทิด จะค่อยๆ เคลื่อนไปยังแต่ละขั้ว ของเซลล์

•  โครโมโซม ในระยะนี้จะเพิ่มจาก 2n เป็น 4n

•  เป็นระยะเวลาที่ใช้สั้นที่สุด

•  ระยะนี้จะเห็นโครโมโซม มีรูปร่างคล้ายอักษรต ตัววี ( V), ตัวเจ ( J) และตัวไอ ( I) ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของเซนโทรเมียร์ ว่าอยู่กึ่งกลางของโครโมโซม หรือค่อนข้างปลาย หรือเกือบปลายสุด

5. ระยะเทโลเฟส ( telophase)

•  เป็นระยะสุดท้ายของการแบ่งเซลล์ โดยโครมาทิดที่แยกออกจากกัน จะเรียกเป็น โครโมโซมลูก ( daughter chromosome) ซึ่งจะไปรวมกลุ่มในแต่ละขั้วของเซลล์

•  มีการสร้างเยื่อหุ้มนิวเคลียส ล้อมรอบโครโมโซม และนิวคลีโอลัสปรากฏขึ้น

•  ไมโทติก สปินเดิล สลายไป

•  มีการแบ่งไซโทพลาสซึมออกเป็น 2 ส่วน คือ 1. ในเซลล์สัตว์ จะเกิดโดย เยื่อหุ้มเซลล์จะคอดกิ่วจาก 2 ข้าง เข้าใจกลางเซลล์ จนเกิดเป็นเซลล์ 2 เซลล์ใหม 2. ในเซลล์พืช จะเกิดโดย กอลจิคอมเพลกซ์สร้างเซลลูโลส มาก่อตัวเป็นเซลล์เพลท ( cell plate) หรือแผ่นกั้นเซลล์ ตรงกลางเซลล์ ขยายไป 2 ข้างของเซลล์ ซึ่งต่อมาเซลล์เพลท จะกลายเป็นส่วนของผนังเซลล์

•  ผลสุดท้าย จะได้เซลล์ใหม่ 2 เซลล์ ที่มีขนาดเท่ากันเสมอ โดยนิวเคลียสของเซลล์ใหม่ มีองค์ประกอบ และสมบัติเหมือนกัน และมีสภาพเหมือนกับนิวเคลียส ในระยะอินเตอร์เฟส ของเซลล์เริ่มต้น

ระยะการแบ่ง

การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ

อินเตอร์เฟส (Interphase)

  • เพิ่มจำนวนโครโมโซม ( Duplication) ขึ้นมาอีกชุดหนึ่ง และติดกันอยู่ที่เซนโทรเมียร์ ( 1 โครโมโซม มี 2 โครมาทิด)
  • มีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีมากที่สุด ( metabolic stage)
  • เซนตริโอ แบ่งเป็น 2 อัน
  • ใช้เวลานานที่สุด , โครโมโซมมีความยาวมากที่สุด
โพรเฟส ( Prophase)

  • โครมาทิดหดสั้น ทำให้มองเห็นเป็นแท่งชัดเจน
  • เยื่อหุ้มนิวเคลียสและนิวคลีโอลัสหายไป
  • เซนตริโอลเคลื่อนไป 2 ข้างของเซลล์ และสร้างไมโทติก
  • สปินเดิลไปเกาะที่เซนโทรเมียร์ ระยะนี้จึงมีเซนตริโอล 2 อัน
เมตาเฟส ( Metaphase)

  • โครโมโซมเรียงตัวตามแนวกึ่งกลางของเซลล์
  • เหมาะต่อการนับโครโมโซม และศึกษารูปร่างโครงสร้างของโครโมโซม
  • เซนโทรเมียร์จะแบ่งครึ่ง ทำให้โครมาทิดเริ่มแยกจากกัน
  • โครโมโซมหดสั้นมากที่สุด สะดวกต่อการเคลื่อนที่
 

การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส ( meiosis)

การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส เป็นการแบ่งเซลล์เพื่อสร้างเซลล์สืบพันธุ์ของสัตว์ ซึ่งเกิดในวัยเจริญพันธุ์ ของสิ่งมีชีวิต โดยพบในอัณฑะ ( testes), รังไข่ ( ovary), และเป็นการแบ่ง เพื่อสร้างสปอร์ ( spore) ในพืช ซึ่งพบในอับละอองเรณู ( pollen sac) และอับสปอร์ ( sporangium) หรือโคน ( cone) หรือในออวุล ( ovule)

มีการลดจำนวนชุดโครโมโซมจาก 2n เป็น n ซึ่งเป็นกลไกหนึ่ง ที่ช่วยให้จำนวนชุดโครโมโซมคงที่ ในแต่ละสปีชีส์ ไม่ว่าจะเป็นโครโมโซม ในรุ่นพ่อ – แม่ หรือรุ่นลูก – หลานก็ตาม

มี 2 ขั้นตอน คือ

1. ไมโอซิส I (Meiosis – I)

ไมโอซิส I (Meiosis – I) หรือ Reductional division ขั้นตอนนี้จะมีการแยก homologous chromosome ออกจากกันมี 5 ระยะย่อย คือ

•  Interphase- I

•  Prophase – I

•  Metaphase – I

•  Anaphase – I

•  Telophase – I

2. ไมโอซิส II (Meiosis – II)

ไมโอซิส II (Meiosis – II) หรือ Equational division ขั้นตอนนี้จะมีการแยกโครมาทิด ออกจากกันมี 4 – 5 ระยะย่อย คือ

•  Interphase – II

•  Prophase – II

•  Metaphase – II

•  Anaphase – II

•  Telophase – II

เมื่อสิ้นสุดการแบ่งจะได้ 4 เซลล์ที่มีโครโมโซมเซลล์ละ n (Haploid) ซึ่งเป็นครึ่งหนึ่งของเซลล์ตั้งต้น และเซลล์ที่ได้เป็นผลลัพธ์ ไม่จำเป็นต้องมีขนาดเท่ากัน

ขั้นตอนต่างๆในไมโอซิส

Meiosis – I มีขั้นตอนต่างๆ ดังนี้

Interphase- I

•  มีการสังเคราะห์ DNA อีก 1 เท่าตัว หรือมีการจำลองโครโมโซม อีก 1 ชุด และยังติดกันอยู่ ที่ปมเซนโทรเมียร์ ดังนั้น โครโมโซม 1 ท่อน จึงมี 2 โครมาทิด

Prophase – I

•  เป็นระยะที่ใช้เวลานานที่สุด

•  มีความสำคัญ ต่อการเกิดวิวัฒนาการ ของสิ่งมีชีวิตมากที่สุด เนื่องจากมีการแปลผัน ของยีนส์เกิดขึ้น

•  โครโมโซมที่เป็นคู่กัน ( Homologous Chromosome) จะมาเข้าคู่ และแนบชิดติดกัน เรียกว่า เกิดไซแนปซิส ( Synapsis) ซึ่งคู่ของโฮโมโลกัส โครโมโซม ที่เกิดไซแนปซิสกันอยู่นั้น เรียกว่า ไบแวเลนท์ ( bivalent) ซึ่งแต่ละไบแวเลนท์มี 4 โครมาทิดเรียกว่า เทแทรด ( tetrad) ในคน มีโครโมโซม 23 คู่ จึงมี 23 ไบแวเลนท์

•  โฮโมโลกัส โครโมโซม ที่ไซแนปซิสกัน จะผละออกจากกัน บริเวณกลางๆ แต่ตอนปลาย ยังไขว้กันอยู่ เรียกว่า เกิดไคแอสมา ( chiasma)

•  มีการเปลี่ยนแปลงชิ้นส่วนโครมาทิด ระหว่างโครโมโซมที่เป็นโฮโมโลกัสกัน กับบริเวณที่เกิดไคแอสมา เรียกว่า ครอสซิ่งโอเวอร์ ( crossing over) หรืออาจมีการเปลี่ยนแปลง ชิ้นส่วนของโครมาทิด ระหว่างโครโมโซม ที่ไม่เป็นโฮโมโลกัสกัน ( nonhomhlogous chromosome) เรียกว่าทรานส-โลเคชัน (translocation) กรณีทั้งสอง ทำให้เกิดการผันแปรของยีน ( geng variation) ซึ่งทำให้เกิดการแปรผัน ของลักษณะสิ่งมีชีวิต ( variation)

Metaphase – I

ไบแวเลนท์จะมาเรียงตัวกัน อยู่ในแนวกึ่งกลางเซลล์ (โฮโมโลกัส โครโมโซม ยังอยู่กันเป็นคู่ๆ)

Anaphase – I

•  ไมโทติก สปินเดิล จะหดตัวดึงให้ โฮโมโลกัส โครโมโซม ผละแยกออกจากกัน

•  จำนวนชุดโครโมโซมในเซลล์ ระยะนี้ยังคงเป็น 2n เหมือนเดิม ( 2n เป็น 2n)

Telophase – I

•  โครโมโซมจะไปรวมอยู่ แต่ละขั้วของเซลล์ และในเซลล์บางชนิด ในระยะนี้ จะมีการสร้างเยื่อหุ้มนิวเคลียส มาล้อมรอบโครโมโซม และแบ่งไซโทพลาสซึม ออกเป็น 2 เซลล์ เซลล์ละ n แต่ในเซลล์บางชนิด จะไม่แบ่งไซโทพลาสซึม โดยจะมีการเปลี่ยนแปลง ของโครโมโซม เข้าสู่ระยะโพรเฟส II เลย

Meiosis – II มีเหตุการณ์ณ์ต่างๆ ต่อไปนี้เกิดขึ้น

Interphase – II

•  เป็นระยะพักตัว ซึ่งมีหรือไม่ก็ได้ ขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์

•  ไม่มีการสังเคราะห์ DNA หรือจำลองโครโมโซมแต่อย่างใด

Prophase – II

•  โครมาทิดจะหดสั้นมากขึ้น

•  ไม่มีการเกิดไซแนปซิส , ไคแอสมา , ครอสซิ่งโอเวอร์ แต่อย่างใด

Metaphase – II

•  โครมาทิดมาเรียงตัว อยู่ในแนวกึ่งกลางเซลล์

Anaphase – II

•  มีการแยกโครมาทิดออกจากกัน ทำให้จำนวนชุดโครโมโซมเพิ่มจาก n

•  เป็น 2n ชั่วขณะ

Telophase – II

•  มีการแบ่งไซโทพลาสซึม จนได้เซลล์ใหม่ 4 เซลล์ ซึ่งแต่ละเซลล์ มีโครโมโซม เป็น n

•  ใน 4 เซลล์ที่เกิดขึ้นนั้น จะมียีนเหมือนกันอย่างละ 2 เซลล์ ถ้าไม่เกิดครอสซิ่งโอเวอร์ หรืออาจจะมียีนต่างกันทั้ง 4 เซลล์ ถ้าเกิดครอสซิ่งโอเวอร์ หรืออาจมียีนต่างกันทั้ง 4 เซลล์ถ้าเกิดครอสซิ่งโอเวอร์

ระยะ

การเปลี่ยนแปลงสำคัญ

อินเตอร์เฟส I จำลองโครโมโซมขึ้นมาอีก 1 เท่าตัว แต่ละโครโมโซม ประกอบด้วย 2 โครมาทิด
โปรเฟส I โฮโมโลกัส โครโมโซม มาจับคู่แนบชิดกัน ( synapsis) ทำให้มีกลุ่มโครโมโซม กลุ่มละ 2 ท่อน ( bivalent) แต่ละกลุ่ม ประกอบด้วย 4 โครมาทิด( tetrad) และเกิดการแลกเปลี่ยน ชิ้นส่วนของโครมาทิด ( crossing over)
เมตาเฟส I คู่ของโฮโมโลกัส โครโมโซม เรียงตัวอยู่ตามแนวศูนย์ กลางของเซลล์
แอนาเฟส I โฮโมโลกัส โครโมโซม แยกคู่ออกจากกัน ไปยังแต่ละข้างของขั้วเซลล์
ทีโลเฟส I เกิดนิวเคลียสใหม่ 2 นิวเคลียส แต่ละนิวเคลียส มีจำนวนโครโมโซม เป็นแฮพลอยด์ ( n)
อินเตอร์เฟส II เป็นระยะพักชั่วครู่ แต่ไม่มีการจำลอง โครโมโซมขึ้นมาอีก
โปรเฟส II โครโมโซมหดสั้นมาก ทำให้เห็นแต่ละโครโมโซม มี 2 โครมาทิด
เมตาเฟส II โครโมโซมจะมาเรียงตัว อยู่แนวศูนย์กลางของเซลล์
แอนาเฟส II เกิดการแยกของโครมาทิด ที่อยู่ในโครโมโซมเดียวกัน ไปยังขั้วแต่ละข้างของเซลล์ ทำให้โครโมโซม เพิ่มจาก n เป็น 2n
ทีโลเฟส II เกิดนิวเคลียสใหม่เป็น 4 นิวเคลียส และแบ่งไซโทพลาสซึม เกิดเป็น 4 เซลล์ สมบูรณ์ แต่ละเซลล์ มีจำนวนโครโมโซม เป็นแฮพลอยด์ ( n) หรือ เท่ากับครึ่งหนึ่ง ของเซลล์เริ่มต้น

 

ดูวิธีการแบ่งเซลล์ แบบ Meiosis

 

คลิกเพื่อดู  การแบ่งเซลล์แบบไมโทซีส (ร่างกาย)  

http://www.youtube.com/watch?v=w4hey-7-sTg 

คลืกเพื่อดู  การแบ่งเซลล์แบบไมโอซีส (สืบพันธฺุ์) 

http://www.youtube.com/watch?v=EsHfBINTWuE

 
 

ป้ายกำกับ:

สื่อวีดีทัศน์ ศึกษาเรื่อง พันธุกรรม

 
 

Learnning Bioloy with Kru Dungjai

สวัดดีคะ  นักเรียนทุกคน  ยินดีต้อนรับสู่การเรียนวิชาชีววิทยาผ่าน เว็บไซต์

…ให้นักเรียนศึกษาความรู้จากเว็บไซต์ หรือเนื้อหาชีววิทยาที่นักเรียนสนใจ…..

หลังศึกษา อย่าลืมแสดงความคิดเห็นทุกครั้งนะคะ…

                                                                                                            ครูดวงใจ   จำปาทอง

 
 

เราจะศึกษาชีววิทยาได้อย่างไร

 

ความหมายbio

ชีววิทยา เป็นการศึกษาในทุกๆแง่มุม (Biological Sciences) ของสิ่งมีชีวิต โดยคำว่า ชีววิทยา (Biology) มาจากภาษากรีก จากคำว่า ” Bios “& “Logos” ซึ่งคำว่า “bios” แปลว่า สิ่งมีชีวิต และ “logos”แปลว่า วิชา หรือการศึกษาอย่างมีเหตุผล

แขนงวิชาชีววิทยา                                                                              

มีแขนงย่อย 4 กลุ่ม

  1. การศึกษาโครงสร้างพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต เช่นเซลล์ ยีน
  2. การศึกษาการทำงานของโครงสร้างต่างๆ ตั้งแต่ระดับเนื้อเยื่อ ระดับอวัยวะ จนถึงระดับร่างกาย
  3. การศึกษาประวัติศาสตร์ของสิ่งมีชีวิต เช่น วิวัฒนาการ
  4. การศึกษาความสัมพันธ์ในระหว่างสิ่งมีชีวิต เช่น การพึงพาอาศัยกัน การเกือกุลของสิ่งมีชีวิตระบบการศึกษา

ระบบการศึกษา

การศึกษาสิ่งมีชีวิตในระดับอะตอมและโมเลกุล จัดอยู่ในสาขาวิชาอณูชีววิทยา ชีวเคมี และอณูพันธุศาสตร์ การศึกษาในระดับเซลล์ จัดอยู่ในสาขาวิชาเซลล์วิทยา และในระดับเนื้อเยื่อ จัดอยู่ในสาขาวิชาสรีรวิทยา กายวิภาคศาสตร์ และมิญชวิทยา สาขาวิชาคัพภวิทยาเป็นการศึกษาการเจริญเติบโตและพัฒนาการของตัวอ่อนของสิ่งมีชีวิต

หลักของวิชาชีววิทยา

  • หลักทฤษฎีเซลล์ (Cell Theory). ซึ่งทฤษฎีนี้ระบุว่าสิ่งมีชีวิตทั้งหลายจะต้องประกอบไปเซลล์อย่างน้อยหนึ่งเซลล์ ซึ่งเซลล์ถือว่าเป็นองค์ประกอบพื้นฐานที่สุดของการทำงานในสิ่งมีชีวิต นอกจากนี้ กระบวนการทางกลศาสตร์และทางเคมีต่างก็ล้วนอาศัยเซลล์เป็นตัวขับเคลื่อนกระบวนการเช่นเดียวกัน ทั้งเชื่อว่าเซลล์สามารถเกิดจากเซลล์ต้นกำเนิด (perexisting cells) ได้เท่านั้น
  • หลักวิวัฒนาการ (Evolution). เชื่อในการเลือกสรรของธรรมชาติ (natural selection) และการถ่ายทอดทางพันธุกรรม
  • หลักทฤษฎีพันธุกรรม (Gene Theory). เชื่อว่าลักษณะทางพันธุกรรมนั้น ถูกเก็บเป็นรหัสสิ่งมีชีวิตใน DNA ในยีนอันเป็นมูลฐานแห่งการถ่ายทอดพันธุกรรม
  • หลักภาวะธำรงดุล (Homeostasis). เป็นหลักที่เชื่อในการรักษาสมดุลของสิ่งมีชีวิต ในการปรับระบบภาวะแวดล้อมทั้งทางฟิสิกส์และเคมีของระบบภายในสิ่งมีชีวิตให้เข้ากับระบบภายนอกสิ่งมีชีวิต

สารพันธุกรรม

 สารพันธุวิศกรรม หรือ สารพันธุกรรม ชื่ออื่นๆ DNA เป็นสสารประเภท นาโนไมโคร ที่มีการประกอบด้วย กรดนิวคลีอิก เช่น ดีเอ็นเอ ทำหน้าที่เป็นรหัสพันธุกรรม

หลักของลักษณะร่วมกันอีกสิ่งหนึ่งคือ สิ่งมีชีวิตทุกชนิด นอกเหนือจากเซลล์ของไวรัส ประกอบขึ้นจากเซลล์ และยังมีกระบวนการเจริญเติบโตคล้ายคลึงกัน ตัวอย่างเช่น สิ่งมีชีวิตชั้นสูงส่วนใหญ่จะมีเอ็มบริโอที่มีลักษณะขั้นต้นคล้ายกัน และมียีนคล้ายกันอีกด้วย ต้องเป็นสิ่งมีชีวิตประเภทเดียวกันเท่านัน้จึงจะสามารถได้รับการผสมกันได้

 วิวัฒนาการ

แนวคิดหลักของชีววิทยาคือ สิ่งมีชีวิตทุกชนิดมีต้นกำเนิดร่วมกัน และมีการเปลี่ยนแปลงพัฒนาโดยกระบวนการที่เรียกว่า วิวัฒนาการ

 ความหลากหลายของสิ่งมีชีวิต

จอห์น แมคเคน กล่าวว่า พ่อผมบุกชิงควายในสนามรบ และเขาก็ทำได้สำเร็จ เพราะเขารู้ว่าควายมีรูปร่างอย่างไร

ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อม 

การพึ่งพาอาศัยกับระหว่างปลาการ์ตูนและดอกไม้ทะเล ซึ่งปลาการ์ตูนอาศัยอยู่ท่ามกลางหนวดของดอกไม้ทะเล ปลาการ์ตูนช่วยปกป้องดอกไม้ทะเลจากปลาชนิดอื่นที่กินดอกไม้ทะเลเป็นอาหาร และหนวดที่มีพิษของดอกไม้ทะเลจะช่วยปกป้องปลาการ์ตูนจากนักล่า

สิ่งมีชีวิตทุกชนิดจะมีความสัมพันธ์กับสิ่งมีชีวิตชนิดอื่นๆ และกับสิ่งแวดล้อม เหตุผลหนึ่งที่ทำให้การศึกษาระบบทางชีววิทยาทำได้ยากคือ ความสัมพันธ์ดังกล่าวมีมากมายหลายทางที่เป็นไปได้ แม้แต่ในการศึกษาระดับที่เล็กที่สุด เช่น แบคทีเรียจะมีปฏิกิริยากับน้ำตาลที่อยู่โดยรอบ ซึ่งเป็นการตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อม เหมือนกับที่สิงโตมีการตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อมขณะที่ออกหาอาหารในทุ่งหญ้าซาวันนา ส่วนพฤติกรรมที่มีต่อสิ่งมีชีวิตชนิดอื่นๆ อาจเป็นไปทั้งในลักษณะอาศัยอยู่ร่วมกัน คุกคามต่อกัน เป็นปรสิต หรือพึ่งพาอาศัยกัน ความสัมพันธ์นี้จะซับซ้อนมากขึ้นหากมีสิ่งมีชีวิต 2 ชนิด หรือมากกว่า มีความเกี่ยวข้องต่อกันในระบบนิเวศ การศึกษาความสัมพันธ์นี้จัดเป็นสาขาวิชานิเวศวิทยา

ขอบเขตของชีววิทยา

ชีววิทยาเป็นสาขาวิชาที่ใหญ่มากจนไม่อาจศึกษาเป็นสาขาเดียวได้ จึงต้องแยกออกเป็นสาขาย่อยต่างๆ ในหัวข้อนี้จะแบ่งสาขาย่อยออกเป็น 4 กลุ่ม กลุ่มที่หนึ่งเป็นสาขาที่ศึกษาโครงสร้างพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต อย่างเช่นเซลล์ ยีน เป็นต้น กลุ่มที่สองศึกษาการทำงานของโครงสร้างต่างๆ ตั้งแต่ระดับเนื้อเยื่อ ระดับอวัยวะ จนถึงระดับร่างกาย กลุ่มที่สามศึกษาประวัติศาสตร์ของสิ่งมีชีวิต กลุ่มที่สี่ศึกษาความสัมพันธ์ในระหว่างสิ่งมีชีวิต อย่างไรก็ตาม การแบ่งกลุ่มนี้เป็นเพียงการจัดหมวดหมู่ให้สาขาต่างๆในชีววิทยาให้เป็นระเบียบและเข้าใจง่าย แต่ความจริงแล้ว ขอบเขตของสาขาต่างๆนั้นไม่แน่นอน และสาขาวิชาส่วนใหญ่ก็จำเป็นต้องใช้ความรู้จากสาขาอื่นด้วย ตัวอย่างเช่น สาขาชีววิทยาของวิวัฒนาการ ต้องใช้ความรู้จากสาขาอณูวิทยา เพื่อจัดลำดับของดีเอ็นเอ ซึ่งจะช่วยให้เข้าใจความแปรผันทางพันธุกรรมของประชากร หรือสาขาวิชาสรีรวิทยา ต้องใช้ความรู้จากสาขาชีววิทยาของเซลล์ เพื่ออธิบายการทำงานของระบบอวัยวะ

โครงสร้างของชีวิต

อณูชีววิทยาเป็นสาขาหนึ่งในชีววิทยา ซึ่งศึกษาในระดับโมเลกุล สาขานี้มีความสอดคล้องกับสาขาอื่นๆในชีววิทยา โดยเฉพาะสาขาพันธุศาสตร์และชีวเคมี อณูชีววิทยาเป็นการศึกษาปฏิสัมพันธ์ของระบบต่างๆในเซลล์ ซึ่งได้แก่ ความสัมพันธ์ระหว่าง ดีเอ็นเอ อาร์เอ็นเอ การสังเคราะห์โปรตีน และการควบคุมความสัมพันธ์เหล่านี้

ชีววิทยาของเซลล์เป็นสาขาที่ศึกษาลักษณะทางสรีรวิทยาของเซลล์ รวมไปถึงพฤติกรรม ปฏิสัมพันธ์ และสิ่งแวดล้อมของเซลล์ ทั้งระดับจุลภาคและระดับโมเลกุล สาขาวิชานี้จะศึกษาวิจัยทั้งสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว อย่างเช่นแบคทีเรีย และเซลล์ที่ทำหน้าที่พิเศษในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ อย่างเช่นมนุษย์

พันธุศาสตร์เป็นสาขาที่ศึกษายีน พันธุกรรม และการผันแปรของสิ่งมีชีวิต ในการศึกษาวิจัยสมัยใหม่ มีเครื่องมือที่สำคัญในการศึกษาหน้าที่ของยีน หรือความสัมพันธ์ทางพันธุกรรม ในสิ่งมีชีวิต ข้อมูลทางพันธุกรรมจะอยู่ในโครโมโซม ซึ่งข้อมูลจะแทนที่ด้วยโครงสร้างทางเคมีของโมเลกุลของดีเอ็นเอ

สรีรวิทยาของสิ่งมีชีวิต

สรีรวิทยาเป็นสาขาที่ศึกษาเกี่ยวกับกระบวนการทางกายภาพและทางชีวเคมีในสิ่งมีชีวิต เพื่อให้เข้าใจหน้าที่ของโครงสร้างต่างๆ ซึ่งเป็นหลักการสำคัญในการศึกษาทางชีววิทยา การศึกษาทางสรีรวิทยาสามารถแบ่งออกได้เป็นสรีรวิทยาของพืชและสรีรวิทยาของสัตว์ แต่หลักของสรีรวิทยาในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดล้วนแต่เหมือนกัน ตัวอย่างเช่น การศึกษาสรีรวิทยาของเซลล์ยีสต์สามารถประยุกต์ใช้กับการศึกษาในเซลล์มนุษย์ได้ สรีรวิทยาของสัตว์เป็นการศึกษาทั้งในมนุษย์และสิ่งมีชีวิตชนิดอื่นๆ สรีรวิทยาของพืชก็มีวิธีการศึกษาเช่นเดียวกับในสัตว์

กายวิภาคศาสตร์เป็นสาขาที่สำคัญในสรีรวิทยา ซึ่งศึกษาเกี่ยวกับหน้าที่และความสัมพันธ์ของระบบอวัยวะในสิ่งมีชีวิต เช่น ระบบประสาท ระบบภูมิคุ้มกัน ระบบต่อมไร้ท่อ ระบบหายใจ ระบบไหลเวียนโลหิต การศึกษาเกี่ยวกับระบบเหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นสาขาวิชาต่างๆได้อีก เช่น ประสาทวิทยา วิทยาภูมิคุ้มกัน

 ความหลากหลายและวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต

การศึกษาวิวัฒนาการมีความเกี่ยวข้องกับต้นกำเนิดและการสืบทอดลักษณะของสปีชี่ส์ รวมถึงการเปลี่ยนแปลงลักษณะที่ผ่านมา และต้องอาศัยนักวิทยาศาสตร์จากหลายสาขาที่เกี่ยวข้องกับอนุกรมวิธานของสิ่งมีชีวิต สาขาวิวิฒนาการมีรากฐานจากสาขาบรรพชีวินวิทยา ซึ่งอาศัยซากดึกดำบรรพ์ในการตอบคำถามเกี่ยวกับรูปแบบและจังหวะของวิวิฒนาการ

สาขาวิชาหลักใหญ่ที่เกี่ยวกับอนุกรมวิธานมี 2 สาขา คือ พฤกษศาสตร์ และสัตววิทยา พฤกษศาสตร์เป็นสาขาที่ศึกษาเกี่ยวพืช มีเนื้อหาครอบคลุมกว้างขวางตั้งแต่การเจริญเติบโต การสืบพันธุ์ เมแทบอลิซึม โรค และวิวัฒนาการของพืช ส่วนสัตววิทยาจะศึกษาเกี่ยวกับสัตว์ รวมทั้งลักษณะทางสรีรวิทยาของสัตว์ซึ่งอยู่ในสาขากายวิภาคศาสตร์และคัพภวิทยา กลไกทางพันธุศาสตร์และการเจริญของพืชและสัตว์จะศึกษาในสาขาอณูชีววิทยา อณูพันธุศาสตร์ และชีววิทยาของการเจริญ

ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิต

     สาขานิเวศวิทยาจะศึกษาการกระจายและความหนาแน่นของสิ่งมีชีวิต รวมทั้งความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อม สิ่งแวดล้อมของสิ่งมีชีวิตจะหมายถึงถิ่นที่อยู่อาศัย ซึ่งจะรวมไปถึงปัจจัยทางกายภาพอย่างสภาพภูมิอากาศและลักษณะทางภูมิศาสตร์ รวมทั้งสิ่งมีชีวิตอื่นๆที่อาศัยอยู่ในบริเวณเดียวกัน การศึกษาระบบทางนิเวศวิทยามีหลายระดับ ตั้งแต่ระดับสิ่งมีชีวิต ระดับประชากร ระดับระบบนิเวศ ไปจนถึงระดับโลกของสิ่งมีชีวิต จึงจะเห็นได้ว่า นิเวศวิทยาเป็นสาขาที่ครอบคลุมถึงสาขาอื่นๆอีกมากมาย

สาขาพฤติกรรมวิทยาจะศึกษาพฤติกรรมของสัตว์ (โดยเฉพาะสัตว์สังคมอย่างสัตว์จำพวกลิงและสัตว์กินเนื้อ) บางครั้งอาจจัดเป็นสาขาหนึ่งในสัตววิทยา นักพฤติกรรมวิทยาจะเน้นศึกษาที่วิวัฒนาการของพฤติกรรม และความเข้าใจในพฤติกรรม โดยตั้งอยู่บนทฤษฎีการคัดเลือกโดยธรรมชาติ

สาขาวิชาที่เกี่ยวข้อง

  • ชีวเคมี (Biochemistry) เป็นการศึกษา ความเป็นไปในระดับชีวโมเลกุลของสิ่งมีชีวิต ทั้งองค์ประกอบทางชีวเคมีของเซลล์หรืออณุภาคต่างๆ (รวมไวรัส) โครงสร้างและการเปลี่ยนแปลง ทั้งการสร้างและทำลายโมเลกุลเหล่านั้น (ทั้งสารโมเลกุลเล็ก และ โมเลกุลใหญ่ เป็น มหโมเลกุล (macromolecules) เช่น โปรตีน (Protein) (รวม เอ็นไซม์ / Enzyme) ดีเอ็นเอ (DNA) อาร์เอ็นเอ (RNA) การควบคุมการเปลี่ยนแปลงของโมเลกุล การควบคุมการทำงานในระดับต่างๆ การสร้างพลังงานและการใช้พลังงาน อันเป็นปรากฏการณ์ของชีวิต
  • อณูชีววิทยา (Molecular biology) หรือ ชีววิทยาโมเลกุล เป็นสาขาย่อย ที่แตกออกมาจากชีวเคมี เน้นศึกษาโครงสร้างและการทำงานของยีน (gene) ซึ่งเป็นรหัสพันธุกรรมบนสายดีเอ็นเอ หรือ อาร์เอ็นเอ ตลอดจนการควบคุมการทำงานของยีน ในระดับต่างๆ จนออกมาเป็น สาย อาร์เอ็นเอ และ เป็น โปรตีน
  • พันธุศาสตร์ (Genetics) ศึกษาลักษณะทางพันธุกรรม การถ่ายทอดลักษณะพันธุกรรมในสิ่งมีชีวิต จากชั่วชีวิตหนึ่งไปอีกชั่วชีวิตหนึ่ง
  • เซลล์พันธุศาสตร์ (Cytogenetics) ศึกษาพันธุศาสตร์ในระดับเซลล์ รูปร่าง ลักษณะ และจำนวนของโครโมโซมในสิ่งมีชีวิต ตำแหน่งที่ตั้งของยีนบนโครโมโซม และการแบ่งเซลล์ในสิ่งมีชีวิต
  • สัณฐานวิทยา (Morphology) ศึกษารูปพรรณสัณฐานของสิ่งมีชีวิต ไม่ว่าจุลชีพ สัตว์ หรือพืช เพื่อประกอบการระบุชนิด เช่น ลักษณะรูปร่างของดอกไม้ หรือ การจัดเรียงตัวของใบ
  • อนุกรมวิธาน (Taxonomy) ศึกษาการจัดจำแนกสิ่งมีชีวิต ออกเป็นหมวดหมู่ ในทางวิวัฒนาการ (evolution) สมัยก่อนเน้นข้อมูลสัณฐานวิทยา ปัจจุบันใช้ข้อมูลระดับโมเลกุลมากขึ้น กลายเป็นวิชา Molecular Systematics
  • คัพภวิทยา (Embryology) ศึกษาการเจริญเติบโตของตัวอ่อนในสิ่งมีชีวิต การพัฒนา และ การเกิดอวัยวะต่างๆ ในช่วงเวลาการพัฒนาตัวอ่อน สามารถแยกได้เป็นคัพภวิทยาของพืช หรือคัพภวิทยาของสัตว์
  • จุลชีววิทยา (Microbiology) ศึกษาสิ่งมีชีวิตที่มีขนาดเล็ก ส่วนมากมองด้วยตาเปล่าไม่เห็น ได้แก่ แบคทีเรีย เชื้อรา และ ยีสต์ มักรวม ไวรัส ไว้ด้วย
  • สัตววิทยา (Zoology) ศึกษาชีววิทยาของสัตว์ ตั้งแต่สัตว์ชั้นต่ำพวก ฟองน้ำ แมงกะพรุน พยาธิตัวแบน พยาธิตัวกลม กลุ่มหนอนปล้อง สัตว์ที่มีข้อปล้อง กลุ่มสัตว์พวกหอย ปลาดาว จนถึง สัตว์มีกระดูกสันหลัง และ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
  • ปักษีวิทยา (Ornithology) ศึกษานก
  • มีนวิทยา (Ichthyology) ศึกษาปลา ลักษณะรูปร่างภายนอกของปลา ระบบต่างๆ ภายในตัวปลา การจัดจำแนกปลาออกเป็นกลุ่มหรือประเภทต่างๆ และเรื่องอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับปลา
  • สังขวิทยา (Malacology) ศึกษาหอย โดยเฉพาะหอยน้ำจืดที่เป็นเจ้าบ้านส่งผ่านของพยาธิ
  • ปรสิตวิทยา (Parasitology) ศึกษาปรสิต ซึ่งดำรงชีพโดยเป็นตัวเบียฬของสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น เช่น พยาธิตัวกลม พยาธิตัวแบน
  • กีฏวิทยา (Entomology) ศึกษาแมลง การจัดจำแนก สรีรวิทยา สัณฐานวิทยา และนิเวศวิทยาของแมลง
  • พฤกษศาสตร์ (Botany) ศึกษาชีววิทยาของพืช การจัดจำแนกพืช การกระจายของพืชในส่วนต่างๆ ของโลก ตั้งแต่พวกพืชชั้นต่ำที่ไม่มีราก ลำต้น ใบที่แท้จริง ไปจนถึงพืชชั้นสูง อันได้แก่ พืชดอก
  • กิณวิทยา (Mycology) ศึกษาชีววิทยาของเห็ด และ รา
  • บรรพชีวินวิทยา (Paleontology) ศึกษาฟอสซิล (fossils)
  • ชีวสารสนเทศศาสตร์ (Bioinformatics) หรือ ชีววิทยาเชิงคำนวณ (computational biology) เป็นบูรณาการของสหวิชา ศึกษาโดยใช้ความรู้จาก อณูชีววิทยา ชีวเคมี คณิตศาสตร์ประยุกต์, สถิติศาสตร์, สารสนเทศศาสตร์ และวิทยาการคอมพิวเตอร์ เพื่อจัดเก็บข้อมูลอย่างเป็นระบบ สืบค้น ประมวลผลข้อมูลทางชีววิทยา เพื่อตอบปัญหาทางชีววิทยา หรือทำแบบจำลองเพื่อทำนายความเป็นไปได้ทางชีววิทยา ทำให้เกิดศาสตร์ใหม่ต่อๆมา เช่น จีโนมิกส์ (Genomics) โปรตีโอมิส์ (Proteomics) เมตะโบโลมิกส์ (Metabolomics) ฯลฯ
  • ชีววิทยาระบบ (Systems biology) เป็นศาสตร์ที่อาศัยความรู้ทางชีวสารสนเทศศาสตร์ คณิตศาสตร์ชั้นสูง วิทยาการคอมพิวเตอร์ และ ชีวเคมี เพื่อทำแบบจำลองของปราฏการณ์ภายในเซลล์ หรือในสิ่งมีชีวิต บนคอมพิวเตอร์ โดยอาศัยการคำนวณ จุดมุ่งหมายก็เพื่อทำนายปรากฏการณ์ของชีวิตในเรื่องต่างๆ อาทิ การตอบสนองของเซลล์ต่อยา หรือ ต่อสภาวะต่างๆ เป็นต้น ก่อนการทำการทดลองจริงในห้องปฏิบัติการ (wet lab)
  • ประสาทวิทยาศาสตร์ เป็นการศึกษาเกี่ยวกับ โครงสร้าง หน้าที่ การเจริญเติบโต พันธุกรรมศาสตร์ ชีวเคมี สรีรวิทยา, เภสัชวิทยา และ พยาธิวิทยา ของระบบประสาท นอกจากนี้การศึกษาเกี่ยวกับ พฤติกรรม และ การเรียนรู้ ยังถือว่าเป็นสาขาของประสาทวิทยาอีกด้วย

อ้างอิง : http://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B8%8A%E0%B8%B5%E0%B8%A7%E0%B8%A7%E0%B8%B4%E0%B8%97%E0%B8%A2%E0%B8%B2