หนังสือชีววิทยา

Example

หลกั ชีววิทยา 1 EssenSteiacolnsd oEdfitiBoniology ผูเ้ ขียนExample Sylvia S. Mader ผู้แปลและเรียบเรยี ง with significant contributions by Andrew Baldwin Mesa Community College Rebecca Roush Sandhills Community College Stephanie Songer North Georgia College and State University Michael Thompson Middle Tennessee State University ดร.อศิ นนั ท วิวฒั นรัตนบุตร ดร.พหล โกสยิ ะจินดา ดร.ระพี บุญเปล้อื ง ดร.ณัฐพล ออ นปาน

หลกั ชวี วทิ ยา 1 Essentials of Biology/Second Editom ผแู้ ต่ง Sylvia S. Mader แปลและเรยี บเรียง ดร.อศิ นันท์ วิวัฒนรตั นบตุ ร,  ดร.พหล โกสยิ ะจินดา ดร.ระพี บญุ เปล้ือง,  ดร.ณฐั พล ออ่ นปาน บรรณาธิการ ดร. อศิ นนั ท ์ วิวฒั นรัตนบุตร ท่ปี รกึ ษา อสิ ระ บรุ นิ ทรามาตย์ บรรณาธกิ ารบริหาร วรรธนา พันธส์ ว่าง ผชู้ ่วยบรรณาธกิ ารบริหาร ปารณยี ์ บุญมา Translation Copyright © 2012 by McGraw-Hill International Enterprises, Inc.  All Rights Reserved. Authorized translation from the English language edition  published by The McGraw-Hill Companies, Inc. No part of this publication may  be reproduced or distributed in any form or by any means, or stored in a database  or retrieval system, without the prior written permission of the publisher. Example เลขมาตรฐานสากลประจำหนงั สือ ISBN 13 978-616-7060-63-7 ราคา 329 บาท ผลติ –จัดพมิ พ์โดย สำนกั พมิ พแ์ มคกรอ–ฮิล  40/27  ซอยอนิ ทามาระ 8  ถนนสทุ ธสิ าร  พญาไท  กรงุ เทพฯ  10400 โทร. 0-2615-6555, 0-2615-6521  โทรสาร 0-2615-6500 จัดจำหนา่ ยโดย ศูนยห์ นงั สอื จุฬาลงกรณม์ หาวิทยาลัย ถนนพญาไท  เขตปทุมวนั   กรุงเทพฯ 10330 อาคารวิทยกิตติ ์ ชนั้  14  สยามสแควร์ ซอย 9 โทร. 0-2218-9868  โทรสาร  0-2254-9495 Call Center โทร.0-2255-4433  http://www.chulabook.com รา้ นค้าตดิ ต่อ แผนกขายส่ง สยามสแควร์ ชั้น 14 โทร.0-2218-9889-90 โทรสาร 0-2254-9495

Example คำนำสำนกั พิมพ์ หนงั สอื  หลกั ชวี วทิ ยา เลม่  1 น ้ี แปลและเรยี บเรยี งมาจากตำรา Essentials of Biology 2nd edition  แต่งโดย Slyvia Mader ซ่ึงเป็นหนังสือยอดนิยมซึ่งได้รับการยอมเป็นอย่างดีจากทั่วโลก ในฉบับภาษาไทยน้ี  คณะผู้แปลและเรียบเรียงได้ใช้ภาษาท่ีเข้าใจง่าย ครอบคลุมเนื้อหาและหลักการที่สำคัญของวิชาชีววิทยา ครบถ้วน เหมาะสำหรับผู้อ่านในทุกกลุ่ม ไม่ว่าจะเป็น นักเรียน นิสิต นักศึกษา ตลอดจนผู้สนใจท่ัวไป ด้วย โครงสร้างท่ีสามารถทำความเข้าใจได้ง่าย ประกอบไปด้วยทฤษฎีและหลักการทางด้านวิชาการ แบบทดสอบ สำหรับการทำความเข้าใจในแต่ละหัวข้อ สรุปทบทวนบทเรียน และแบบฝึกหัดในแต่ละบท และในเล่ม 1 นี้  มีจำนวนบทท้งั สิ้น 19 บท  สำนักพิมพ์ฯ หวังว่า หนังสือ หลักชีววิทยา เล่ม 1 นี้ จะเป็นประโยชน์ต่อแวดวงวิชาการและช่วย เปิดโลกแห่งการเรียนรู้ชีววิทยาให้แก่ผู้อ่านได้อย่างกระจ่างแจ้ง ตลอดจนสามารถนำไปใช้ เพ่ือเป็นพ้ืนฐาน ในการศกึ ษาศาสตรแ์ ห่งชวี วิทยาในเชิงลกึ ต่อไปในอนาคต ดว้ ยความปรารถนาดี วรรธนา พนั ธ์สวา่ ง สำนกั พิมพแ์ มคกรอ–ฮลิ สำหรับผู้สอนทีเ่ ลอื กใชห้ นังสือเล่มน้ีเป็นตำราหลักในการเรียนการสอน สามารถตดิ ตอ่ สอบถาม  รายละเอยี ดเพ่ือขอรบั คู่มอื ประกอบการสอนไดท้ ่ี [email protected]   หรือ โทรศัพท์ 02-615 6521 หรอื  02 615 6503

คำนำผ้แู ปลและเรียบเรยี ง ชีววิทยา เป็นหนึ่งในวิชาท่ีข้าพเจ้าชอบเรียนมากท่ีสุด  ส่วนหน่ึงต้องขอขอบพระคุณครูผู้สอน ในวัยเด็กซึ่งทำให้วิชาชีววิทยาเป็นวิชาที่สนุกสนาน และเป็นเหมือนเรื่องลึกลับที่น่าค้นหาคำตอบ และเหตุผล  เม่ือเติบโตข้ึนข้าพเจ้าจึงได้เรียนรู้ว่า ชีววิทยาประกอบอยู่ในทุกภาคส่วนของชีวิตเรา  ตั้งแต่เรื่องเล็กน้อยและ เรยี บง่ายที่สดุ  กระทง่ั การคิดคน้ ทางวทิ ยาศาสตร ์ และการเสาะหาความลบั ของส่ิงมีชีวติ   จากประสบการณ์การสอนวิชาชีววิทยาท้ังในระดับมัธยมศึกษาและระดับอุดมศึกษา ทำให้ข้าพเจ้า พบว่า อุปสรรคท่ีสำคัญอย่างหนึ่งของการเรียนการสอนของวิชานี้คือภาษาอังกฤษ  ซ่ึงทำให้ผู้เรียน ขาดความเข้าใจที่ชัดเจนในหลักชีววิทยาเท่าที่ควร  นอกจากนี้ยังอาจทำให้เกิดความเข้าใจท่ีคลาดเคล่ือนได้  เมอ่ื จะศกึ ษาค้นคว้าเพ่มิ เติม ตำราฉบบั ภาษาไทยก็ยงั มนี อ้ ย จึงจำเปน็ ต้องเรียนร้จู ากตำราฉบับภาษาอังกฤษ ซึ่งยังคงเป็นปัญหาในการศึกษาวิชาชีววิทยาสำหรับนักเรียนและนักศึกษาส่วนใหญ่  เพราะอุปสรรคทาง ด้านภาษา  ด้วยสาเหตุดังกล่าวทำให้ข้าพเจ้า และทีมคณาจารย์ จากมหาวิทยาลัยมหิดล  มีความตั้งใจ ท่ีจะแปลและเรียบเรียงหนังสือเล่มน้ีข้ึนจากต้นฉบับภาษาอังกฤษ Essentials of Biology (2nd edition,  Sylvia S. Mader) เพอ่ื ใช้ประกอบการเรียนการสอนวิชาชวี วิทยาในทุกระดบั การศึกษา  หนังสือ “หลักชีววิทยา 1” เล่มน้ี  ประกอบด้วยหลักการและแก่นแท้ท่ีสำคัญของวิชาชีววิทยา  จึงเหมาะอย่างยิ่งท่ีจะนำไปใช้ประกอบการศึกษาค้นคว้า และอ้างอิงในวิชาชีววิทยา  ทั้งระดับมัธยมศึกษา  และอุดมศึกษา ตลอดจนผู้ท่ีจะสอบคัดเลือกเข้าศึกษาต่อในมหาวิทยาลัย และสถาบันการศึกษาต่างๆ  ข้าพเจ้าและทีมผู้แปลจึงหวังเป็นอย่างยิ่งว่า หนังสือเล่มนี้จะเป็นประโยชน์ต่อนักเรียน นักศึกษา รวมถึง ครูอาจารย์ผู้สอนวิชาชีววิทยามากพอสมควร  ถ้าหากหนังสือเล่มน้ีมีข้อผิดพลาดประการใด  ข้าพเจ้า ขอน้อมรบั คำช้ีแจงจากทกุ ทา่ นดว้ ยความขอบพระคุณยิง่ และจะปรบั ปรงุ ใหถ้ ูกต้องในโอกาสต่อไป Example ดว้ ยความปรารถนาดี ดร. อศิ นันท ์ ววิ ัฒนรัตนบตุ ร บรรณาธกิ าร 

สารบัญ บทท ่ี 1 การศึกษาส่ิงมีชวี ติ บทท ี่ 2 เคมพี ืน้ ฐานของส่ิงมีชีวติ ดร.อิศนนั ท์ ววิ ฒั นรัตนบตุ ร ดร.อิศนันท ์ ววิ ฒั นรตั นบุตร 1.1 ลกั ษณะของส่งิ มีชวี ิต  2 2.1 ธรรมชาตขิ องสสาร 23 23 สง่ิ มีชีวติ มีการจดั ระเบียบของร่างกาย 2 โครงสร้างอะตอม 24 ตารางธาต ุ 25 สิ่งมชี วี ิตตอ้ งการพลังงานและอาหาร 3 ไอโซโทป  การใช้ประโยชน์จากไอโซโทปของธาตุ 25 การรกั ษาสมดลุ ภายในร่างกายของส่งิ มชี วี ติ   3 26 กัมมันตรังส ี 27 การตอบสนองของสง่ิ มีชวี ติ      4 การจดั เรยี งอเิ ล็กตรอนในอะตอม 28 ชนิดของพันธะเคมี 29 ส่งิ มชี วี ติ มีการสบื พันธแุ์ ละการเจรญิ เตบิ โต 4 พันธะไอออนิค 30 พนั ธะโคเวเลนต ์ ส่งิ มชี ีวติ มกี ารปรับตวั 5 ปฏกิ ิรยิ าเคม ี 1.2 ววิ ฒั นาการ : แกนหลกั ของชวี วทิ ยา  5 Example ความหลากหลายของส่ิงมชี วี ิต   6 ประเภทของการจดั จำแนกสิง่ มีชวี ติ   6 การต้ังช่ือวทิ ยาศาสตร์  7 โดเมน 7 2.2 ความสำคัญของน้ำต่อชวี ติ 31 โครงสรา้ งของน้ำ 31 อาณาจักร  8 สมบตั ขิ องน้ำ 32 การคัดเลือกโดยธรรมชาต ิ 9 การถา่ ยทอดลกั ษณะทมี่ กี ารเปล่ยี นแปลง  10 2.3 กรดและเบส  35 1.3 ชีวภาคมีการจดั ระเบยี บอย่างไร 11 สารละลายที่มคี วามเป็นกรด (มีความเข้มขน้ ระบบนิเวศ 11 ของไฮโดรเจนไอออนในปริมาณสูง) 35 ชีวภาคหรือโลกแหง่ สิง่ มีชีวติ 12 สารละลายท่ีมีความเปน็ เบส (มีความเข้มขน้ 1.4 วทิ ยาศาสตร์ : เส้นทางสคู่ วามรู้ 13 ของไฮโดรเจนไอออนในปริมาณต่ำ) 36 การสังเกต 13 ค่าพีเอช (pH) 37 การตัง้ สมมติฐาน 13 การทดลอง 14 บัฟเฟอรแ์ ละpH 37 ขอ้ มลู 15 ขอ้ สรุป 15 สรุปทบทวนเนอื้ หา  38 ทฤษฎีทางวิทยาศาสตร ์ 15 การศึกษาท่ีต้องควบคมุ ต้องทำอย่างไร 16 แบบทดสอบ 39 ผลการทดลอง 17 สิง่ ตพี ิมพจ์ ากการศึกษาทางวทิ ยาศาสตร ์ 18 บทท ี่ 3 โมเลกุลอินทรยี ์ในสงิ่ มีชีวติ 1.5 วิทยาศาสตรแ์ ละจรยิ ธรรมทางชีวภาพ 18 3.1 โมเลกลุ อนิ ทรยี  ์ 42 คาร์บอนอะตอม 42 โครงสร้างของคาร์บอนและหมฟู่ งั ก์ช่นั 43 3.2 สารชวี โมเลกุลของเซลล ์ 44 สรุปทบทวนเนื้อหา     19 คาร์โบไฮเดรต 44 แบบทดสอบ 20 มอนอแซคคาไรด์:  แหล่งพลังงานพรอ้ มใช้ 44

ไดแซคคาไรด์ : ประโยชนท์ ่ีหลากหลาย 45 แวควิ โอล 71 ออรแ์ กเนลลท์ ่สี ัมพนั ธ์กับพลังงาน 72 โพลีแซคคาไรด์เปรียบเสมือนโมเลกุลที่เกบ็ ไมโทคอนเดรยี 72 ไซโทสเกเลตอนและมอเตอร์โปรตีน 73 สะสมพลังงาน 46 ไมโครทวิ บูล 74 อนิ เตอรม์ เี ดียท ฟลิ าเมนต ์ 74 โพลแี ซคคาไรดเ์ ปรียบเสมือนเป็นโมเลกุล แอคตินฟิลาเมนต์  74 มอเตอรโ์ ปรตีน 74 โครงสรา้ ง 46 เซนตรโิ อล 75 ซิเลียและแฟลกเจลลา 76 ไลพดิ   47 4.5 ภายนอกเซลล์ยคู าริโอต 76 ไขมนั และน้ำมนั : แหล่งเกบ็ สะสมพลังงาน ผนังเซลลพ์ ชื 76 พืน้ ผวิ ดา้ นนอกของเซลล์สัตว์ 77 ในระยะยาว 47 จังก์ชนั ระหว่างเซลล์ 77 ฟอสโฟไลปดิ  : ส่วนประกอบของเยอื่ หุ้ม สรปุ ทบทวนบทเรียน 78 เซลล ์ 49 แบบทดสอบ 81 สเตยี รอยด ์ : วงแหวน 4 วงเช่ือมตอ่ กนั 49 โปรตีน 50 กรดอะมิโน  :  หน่วยย่อยของโปรตีน 51 พันธะเปปไทด ์ 52 Example รูปร่างของโปรตนี 52 กรดนวิ คลีอิก 54 ความสมั พันธร์ ะหวา่ งโปรตีนและกรดนิวคลีอิก 55 สรุปทบทวนเนือ้ หา 56 บทท่ี 5 ไดนามิกของเซลล์ แบบทดสอบ 58 ดร.อศิ นันท ์ ววิ ฒั นรตั นบตุ ร บทท่ ี 4 ภายในเซลล์ 5.1 พลงั งานคอื อะไร 83 ดร.อศิ นันท์ วิวัฒนรัตนบุตร การวดั คา่ พลังงาน 83 4.1 เซลล์ภายใต้กลอ้ งจุลทรรศน ์ 60 กฎของพลังงาน 83 4.2 ชนดิ ของเซลล์ 2 ชนิดหลกั 62 5.2 ATP : พลังงานของเซลล ์ 84 เซลล์โปรคาริโอต 62 โครงสร้างของ ATP 84 โครงสรา้ งของแบคทีเรีย 63 ประโยชน์และการสร้าง ATP 85 ปฏิกิรยิ าควบคู่ 86 4.3 เย่ือหมุ้ เซลล ์ 64 การถ่ายทอดของพลงั งาน 87 หนา้ ทขี่ องโปรตนี ทีเ่ ยื่อห้มุ เซลล ์ 64 5.3 เมทาบอลกิ  พาธเวย์และเอนไซม์ 87 4.4 เซลลย์ คู าริโอต 65 แอคทีฟไซต์ของเอนไซม์ 88 นวิ เคลยี สและไรโบโซม 67 ตวั ยบั ยั้งเอนไซม ์ 89 นวิ เคลียส 68 พลังงานกระตนุ้ 90 ไรโบโซม 68 5.4 การขนส่งของเซลล์ 90 ระบบเยือ่ หมุ้ ภายใน 70 การขนสง่ แบบพาสซีฟ : ไม่ตอ้ งใชพ้ ลงั งาน 90 เย่อื ห้มุ ร่างแหเอนโดพลาสมิก เรตคิ วิ ลัม  70 ออสโมซสิ 90 กอลจ ิ แอพพาราตสั 70 ผลของออสโมซิสท่ีมีตอ่ เซลล ์ 91 ไลโซโซม 71 แอคทีฟ ทรานสปอรต์  : ใชพ้ ลงั งาน 92

บัลค์ ทรานสปอร์ต 92 7.2 ภายนอกของไมโทคอนเดรยี  :  113 สรปุ ทบทวนเนือ้ หา 93 ไกลโคไลซสิ 114 แบบทดสอบ 95 114 ขน้ั ตอนการใช้พลงั งาน ขน้ั ตอนการสรา้ งพลงั งาน บทท ่ี 6 พลงั งานเพือ่ ชีวติ 7.3 ภายในของไมโทคอนเดรีย 114 ดร.อิศนนั ท์ ววิ ัฒนรตั นบตุ ร การสรา้ งอะซติ ลิ   โคเอนไซมเ์ อ 115 6.1 ทบทวนเร่ืองการสงั เคราะหด์ ้วยแสง 97 วัฏจกั รของกรดซติ ริก 116 พืชมีดอกเปน็ แหลง่ สงั เคราะห์ด้วยแสง 97 กระบวนการถ่ายทอดอิเล็กตรอน 117 กระบวนการสังเคราะหด์ ว้ ยแสง 98 คริสตีของไมโทคอนเดรยี 118 ปฏิกริ ิยาท้งั  2 ชุดในกระบวนการสังเคราะห์ พลงั งานท่ีได้จากเมทาบอลิซึมของกลูโคส 119 ดว้ ยแสง 98 เมทาบอลิก พาธเวยอ์ ่ืนๆ  119 6.2 ปฏกิ ิริยาใชแ้ สง 99 7.4 กระบวนการหมัก 120 จลุ ินทรียก์ ับกระบวนการหมัก 121 รงควตั ถทุ ใ่ี ช้ในกระบวนการสังเคราะห์ 100 ด้วยแสง 101 101 อิเลก็ ตรอน พาธเวยใ์ นปฏกิ ริ ยิ าใช้แสง 101 การจัดระเบยี บบนเยือ่ หุ้มไทลาคอยด์ 101 การสร้าง ATP การสร้าง NADPH Example สรปุ ทบทวนเนอื้ หา 121 แบบทดสอบ 123 บทที ่ 8 การสบื พนั ธ์ุของเซลล์ ดร.อศิ นนั ท ์ วิวัฒนรตั นบุตร 6.3 วฏั จกั รคัลวนิ 102 8.1 การสบื พันธขุ์ องเซลลข์ ้นั พืน้ ฐาน 126 โครโมโซม 126 การตรงึ แกส๊ คาร์บอนไดออกไซด์ 103 การเปล่ยี นจากโครมาตนิ เป็นโครโมโซม 127 ปฏิกิริยารดี ักช่นั ของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ 103 8.2 วฏั จักรของเซลล์ 127 อนิ เตอร์เฟส 127 การสร้าง RUBP 103 ระยะไมโทซสิ 128 ผลิตภณั ฑส์ ุดท้ายท่ีไดจ้ าก G3P 104 6.4 การสงั เคราะหด์ ว้ ยแสงแบบอน่ื ๆ  104 8.3 ไมโทซสิ และไซโทไคเนซิส 128 การสังเคราะหแ์ สงของพชื  C4 การสังเคราะห์แสงแบบ CAM 105 เส้นใยสปนิ เดิล 129 แนวโน้มทางวิวฒั นาการ 106 106 ระยะของไมโทซสิ ในเซลลส์ ัตว์และเซลลพ์ ชื 129 ไซโทไคเนซสิ ในเซลล์สตั วแ์ ละเซลล์พชื 130 สรุปทบทวนเนอื้ หา 107 ไซโทไคเนซิสในเซลลส์ ตั ว ์ 130 แบบทดสอบ 109 ไซโทไคเนซิสในเซลลพ์ ืช 131 บทท ี่ 7 พลังงานของเซลล์ 8.4 ระบบเช็คพ้อยท ์ 132 ดร.อิศนันท์ วิวฒั นรัตนบตุ ร จดุ เช็คพ้อยท์ควบคมุ การเกิดวัฏจกั ร 132 7.1 กระบวนการหายใจระดบั เซลล ์ 111 ของเซลล ์ 132 133 การสลายกลโู คสท่สี มบรู ณ์ 111 สัญญาณภายในและสญั ญาณภายนอก อะพอพโตซิส

8.5 วัฏจักรของเซลลแ์ ละมะเร็ง 134 เทสตค์ รอสลักษณะเดียว 158 ลักษณะของเซลลม์ ะเรง็ 134 พันธุศาสตร์สมยั ใหม ่ 158 การรักษามะเร็ง 134 การถ่ายทอด 2 ลักษณะ 160 การปอ้ งกนั มะเรง็ 135 เทสต์ครอส 2 ลกั ษณะ 161 พฤตกิ รรมในการปอ้ งกนั เซลล์มะเร็ง 135 กฎของเมนเดลและความนา่ จะเป็น 161 อาหารทป่ี ้องกนั เซลลม์ ะเรง็ 136 กฎของเมนเดลและไมโอซิส 162 สรปุ ทบทวนเน้ือหา 137 10.2 ขอ้ ยกเว้นท่ไี ม่เปน็ ไปตามกฎของ 163 เมนเดล 163 แบบทดสอบ 139 163 ลกั ษณะเด่นไม่สมบูรณ์ 164 บทท ่ี 9 การสบื พันธ์แุ บบอาศัยเพศ มลั ติเพิล อัลลลี 165 การถา่ ยทอดโพลียีน ดร.อิศนันท ์ วิวฒั นรัตนบุตร ไพลโอโทรปี 166 166 9.1 ไมโอซิสขั้นพื้นฐาน 141 10.3 การถา่ ยทอดพนั ธุกรรมทเ่ี กย่ี วขอ้ ง 166 กบั เพศ 167 โฮโมโลกัส โครโมโซมหรอื โครโมโซมคู่เหมือน 141 167 Example อัลลลี  X-ลิงค์ 169 วงจรชวี ิตของมนุษย ์ 142 ปญั หาเกย่ี วกับยีน X-ลิงค ์ 171 ทบทวนไมโอซิส 142 10.4 การถ่ายทอดพันธกุ รรมของลงิ คย์ ีน การทำแผนที่โครโมโซม ครอสซงิ โอเวอร์ 143 สรปุ ทบทวนเน้อื หา ความสำคัญของไมโอซิส 143 แบบทดสอบ 9.2 ไมโอซิสระยะต่างๆ 144 การแบ่งนวิ เคลียสครงั้ ท่ี 1–ไมโอซสิ  I 145 การแบง่ นวิ เคลยี สคร้งั ที ่ 2–ไมโอซิส II 145 9.3 การเปรียบเทียบไมโอซิสกับไมโทซสิ 146 บทท ี่ 11 ชีววทิ ยาและเทคโนโลย ี ดีเอ็นเอ เหตุการณ์ต่อไปนี้ทำใหไ้ มโอซิส I  147 ดร.พหล โกสยิ ะจินดา แตกตา่ งจากไมโทซสิ 149 การเกดิ เหตุการณ์ตา่ งๆ  9.4 การถา่ ยทอดโครโมโซมทีผ่ ดิ ปกต ิ 149 11.1 โครงสร้างและหนา้ ท่ีของดีเอ็นเอและ ดาวน ์ ซนิ โดรม 150 การมีจำนวนโครโมโซมเพศทผี่ ดิ ปกต ิ 150 อาร์เอน็ เอ 174 โครงสร้างของดีเอ็นเอ 174 สรปุ ทบทวนเน้ือหา 151 กฎของชาร์กาฟฟ ์ 175 แบบทดสอบ 154 ข้อมูลการหักเหของรังสีเอ็กซข์ องแฟรงคลนิ 176 แบบโครงสร้างดเี อ็นเอของวตั สันและคริก 176 บทที่ 10 รูปแบบของการถ่ายทอด การจำลองดเี อน็ เอ 178 ลกั ษณะทางพันธุกรรม โครงสร้างและหน้าท่ีของอาร์เอ็นเอ 179 ดร.อิศนนั ท์ วิวัฒนรตั นบตุ ร เมสเซนเจอร์ อาร์เอ็นเอ (mRNA) 180 10.1 กฎของเมนเดล 156 ทรานส์เฟอร์ อารเ์ อ็นเอ (tRNA) 180 การทดลองของเมนเดล 156 ไรโบโซมอล อาร์เอ็นเอ (rRNA) 180 การถา่ ยทอดลักษณะเดยี ว 156 11.2 การแสดงออกของยนี 181

รหัสพนั ธกุ รรม 181 การไมห่ ดสั้นลงของเทโลเมียร์ 201 การถอดรหัสพนั ธกุ รรม 182 การแปลรหัสพันธกุ รรม 183 การเรียงตัวใหมข่ องโครโมโซม 201 กระบวนการแปลรหัสพนั ธุกรรม 185 การถา่ ยทอดยนี ท่ีนำไปสู่สาเหตขุ องมะเร็ง 202 มี 3 ขน้ั ตอน  185 ยนี และการกลายพันธ์ุ 186 สรปุ ทบทวนเนื้อหา 202 สาเหตุของการกลายพนั ธขุ์ องยนี 187 ประเภทและผลของการกลายพนั ธุ ์ 187 แบบทดสอบ 203 187 11.3 เทคโนโลยรี ะดบั ดเี อ็นเอ 189 บทท ่ี 13 การใหค้ ำปรึกษาทาง เทคโนโลยรี คี อมบแิ นนท์ ดีเอ็นเอ 189 พันธกุ รรม ลายนวิ้ มอื ดีเอน็ เอ 189 ดร.พหล โกสยิ ะจินดา 11.4 จีโนมกิ สแ์ ละโปรตีโอมกิ ส ์ 190 13.1 การให้คำปรึกษาเกย่ี วกับความผดิ ปกต ิ การถอดลำดับเบสของจโี นมมนุษย ์ 190 โปรตโี อมิกสแ์ ละชวี สารสนเทศ  192 ของโครโมโซม 205 (Bioinformatics) การทดสอบคารโิ อไทป์  205 สรุปทบทวนเน้อื หา ความผิดปกติทางโครงสรา้ งของโครโมโซม 206 แบบทดสอบ Example Deletion 206 Duplication 207 Translocation 207 Inversion 208 บทท่ ี 12 การควบคมุ การแสดงออก 13.2 การให้คำปรกึ ษาเกี่ยวกบั ความผิดปกติ ของยีนและมะเร็ง ทางพนั ธกุ รรม 209 การสร้างเพดิกรี (Pedigree) หรอื ดร.พหล โกสยิ ะจนิ ดา แผนภูมิแสดงความสมั พันธท์ างเครอื ญาต ิ 209 12.1 การควบคมุ การแสดงออกของยีน 194 แผนภมู แิ สดงความสมั พันธท์ างเครอื ญาติ การโคลนเพ่อื การบำบดั โรคและ ของโรคทีเ่ กิดจากโครโมโซมรา่ งกาย 209 แผนภูมแิ สดงความสัมพันธ์ทางเครอื ญาติ เพอ่ื การสบื พันธุ ์ 194 ของโรคที่เกดิ จากโครโมโซมเพศ 210 ระดับของการควบคุมการแสดงออกของยีน 196 โรคทางพันธกุ รรมอ่ืนๆ ที่น่าสนใจ 210 การแสดงออกของยนี ในสิ่งมชี วี ิต โรคทางพันธุกรรมท่ีเกิดจากความผิดปกติ กลมุ่ โปรคารโิ อต 197 การแสดงออกของยนี ในส่งิ มีชีวิต ของโครโมโซมรา่ งกาย 210 กล่มุ ยคู ารโิ อต 197 Methemoglobinemia 210 การสง่ สัญญาณระหวา่ งเซลล์ Cystic ifbrosis 210 ของยคู ารโิ อต 199 Alkaptonuria 211 12.2 มะเร็ง : ผลของความผิดพลาด Sickle cell anemia 211 ในการควบคุมการทำงานของยนี 199 Marfan syndrome 212 เซลล์ทีเ่ ปน็ ต้นกำเนิดของมะเรง็ และ Huntington disease 212 ยนี ท่ยี ับยง้ั การเกดิ มะเรง็ 201 โรคทางพนั ธกุ รรมที่เกดิ จากยีนดอ้ ยทีม่ ี การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมและมะเร็ง 201 ความสัมพันธ์กบั โครโมโซมเพศ X  212

การตรวจสอบในระดบั ดีเอน็ เอ 213 การไหลถ่ายเทของยีน 244 13.3 ยีนบำบดั 213 การสืบพนั ธุ์แบบไม่สุม่ 244 สรุปทบทวนเน้อื หา 213 การเปลี่ยนแปลงพันธุกรรมอย่างรวดเรว็ 245 แบบทดสอบ 215 15.2 การคดั เลอื กโดยธรรมชาติ 248 บทท ี่ 14 ดารว์ นิ และววิ ัฒนาการ ประเภทของการคัดเลือก 249 ดร.ณฐั พล อ่อนปาน การคัดเลือกแบบมที ิศทาง 249 การคดั เลือกแบบคงท่ ี 250 วิวัฒนาการอธิบายทีม่ าของ การคัดเลือกแบบแยกออกจากกนั 251 การปรบั ตัวไม่สมบรู ณ์แบบ 252 ความหลากหลายทางชวี ภาพได ้ 216 การธำรงไวซ้ ง่ึ ความแปรผนั 252 ภาวะดิพพลอยด์และเฮเทอโรไซโกต 252 14.1 ทฤษฎีวิวัฒนาการของดาร์วนิ 217 สรปุ ทบทวนเนอ้ื หา 254 แบบทดสอบ 256 ก่อนยุคสมยั ของดาร์วนิ 218 ขอ้ สรุปของดารว์ ิน 220 การศึกษาธรณีวทิ ยาและซากดกึ ดำบรรพ์ Example ของดาร์วิน 220 บทท่ ี 16 วิวัฒนาการระดบั มหภาค การศึกษาชีวภมู ิศาสตร์ของดารว์ ิน 222 ดร.ณฐั พล ออ่ นปาน การคดั เลือกโดยธรรมชาติและการปรับตัว 224 อกิ ัวนาเขยี ว ในแผนภมู แิ สดงลำดับเครือญาติ สง่ิ มชี วี ติ มีความแปรผนั 225 ของวงศต์ ระกลู   258 การดนิ้ รนเพอ่ื ความอยู่รอดของส่ิงมชี ีวติ 225 16.1 ววิ ฒั นาการระดับมหภาค 259 สงิ่ มีชวี ติ แปรผนั ในการอย่รู อดและสบื พนั ธ์ุ 226 สปีชีส์คอื อะไร 259 สงิ่ มีชีวิตที่ปรับตัวได้ 227 สิ่งกดี ก้ันการสืบพนั ธุ์ 260 ดาร์วนิ และวอลเลซ 228 แบบของการเกดิ สปชี ีส์ใหม่ 263 14.2 หลักฐานสนับสนุนการเกดิ วิวฒั นาการ 229 การแผ่ขยายพนั ธุ ์ 264 หลักฐานจากซากดึกดำบรรพ ์ 229 16.2 หลกั ฐานจากซากดึกดำบรรพ ์ 266 หลักฐานจากชวี ภมู ศิ าสตร์ 231 หลกั ฐานทางกายวภิ าค 232 มาตรธรณีกาล 266 หลักฐานเชงิ โมเลกุล 234 อตั ราการเกดิ สปีชสี ์ใหม่ 269 สรปุ ทบทวนเน้ือหา 235 การสญู พันธ์คุ ร้ังใหญข่ องสปีชสี ์ 270 แบบทดสอบ 236 16.3 การจดั หมวดหมู่ของสง่ิ มีชวี ิต 272 การจดั หมวดหมูแ่ บบลนิ เนียส 272 บทท่ ี 15 ววิ ฒั นาการระดบั จลุ ภาค สายวิวฒั นาการ 274 ดร.ณฐั พล อ่อนปาน ยอ้ นรอยววิ ฒั นาการ 274 การคัดเลือกทางเพศ 238 คลาดสิ ติก และคลาโดแกรม 276 15.1 ววิ ัฒนาการระดบั จลุ ภาค 239 คลาโดแกรม 277 วิวฒั นาการในบรบิ ทเชิงพันธกุ รรม 240 การจดั หมวดหมแู่ บบลนิ เนียนเปรียบเทยี บ เหตุแห่งการเกดิ วิวฒั นาการระดับจลุ ภาค 242 กับแบบคลาดิสติก 278 การกลายของพันธกุ รรม 243 ระบบสามโดเมน 279

สรุปทบทวนเนือ้ หา 280 18.2 ความหลากหลายของพชื บก 310 แบบทดสอบ 282 พืชไร้ท่อลำเลยี ง 310 การปรบั ตัวและประโยชน์ของไบรโอไฟต ์ 311 บทท ่ี 17 รปู แบบแรกของสิง่ มีชวี ิต พชื มที อ่ ลำเลยี ง 311 พืชมีท่อลำเลียงไรเ้ มล็ด 311 ดร.พหล โกสยิ ะจนิ ดา ไลโคไฟต์ 312 เฟิน 312 17.1 ไวรัส 285 การปรับตวั และประโยชนข์ องเฟนิ 313 พชื แหง่ ยคุ ถา่ นหนิ 313 การเพิ่มจำนวนของไวรสั 285 พืชมเี มลด็ 314 พืชเมลด็ เปลือย 315 การเพ่มิ จำนวนของแบคเทอริโอฝาจไวรัส 285 พวกสน  316 พชื ดอก 317 ไวรัสในพืช 287 ดอกไม ้ 317 วฏั จกั รชวี ิตของพืชดอก 318 ไวรัสในสัตว์ 287 การปรบั ตัวและประโยชน์ของพชื ดอก 318 คณุ ค่าเชิงเศรษฐกิจของพืช 320 ไวรัสอบุ ตั ิใหม่ 289 คณุ คา่ ต่อระบบนเิ วศของพชื 321 ยาทใ่ี ช้ควบคุมและรักษาโรคทเี่ กดิ จากไวรสั   289 18.3 ฟงั ไจ 322 ชีววทิ ยาทั่วไปของฟงั ไจ 322 17.2 ไวรอยด์และพรอี อน  290 ราดำขนมปงั 324 Example เหด็ 325 17.3 โปรคารโิ อต 290 ไคทริด 326 ประโยชน์ฟงั ไจเชิงนิเวศ 326 กำเนิดของเซลล์ 291 ความสมั พนั ธแ์ บบพึ่งพากัน 327 แบคทเี รยี 292 คุณค่าทางเศรษฐกจิ ของฟงั ไจ 328 ชีววทิ ยาของแบคทเี รีย 292 การรบั ประทานฟงั ไจเป็นอาหาร 328 แบคทีเรียท่ีมีความสำคญั ทางการแพทย์ ฟังไจในฐานะทเี่ ปน็ สงิ่ มชี ีวติ ก่อโรค 329 295 ฟังไจและโรคพชื 329 และสิ่งแวดลอ้ ม 297 ฟังไจและโรคในสตั ว์ 329 อารเ์ คีย 297 โครงสร้างของอารเ์ คยี 297 สรุปทบทวนเน้ือหา 331 ชนดิ ของอารเ์ คยี แบบทดสอบ 333 17.4 โปรตสิ ท ์ 298 ชวี วิทยาทั่วไปของโปรตสิ ท์ 298 สาหร่าย 299 โปรโตซวั 299 ราเมอื กและรานำ้ 302 สรุปทบทวนเนื้อหา 303 แบบทดสอบ 304 บทท่ี 18 สง่ิ แวดลอ้ มบนบกกบั พชื และฟงั ไจ ดร.ณฐั พล ออ่ นปาน ต้องขอบคุณท้ังพชื และฟงั ไจ 305 บทท ี่ 19 สัตวน์ ำ้ และสัตว์บก 18.1 ขน้ึ สู่บก 306 ดร.ณัฐพล ออ่ นปาน 336 วัฏจกั รชวี ติ แบบสลับ  308 ใครเป็นญาติกบั ใคร? ชว่ งวฏั จักรชวี ิตที่เดน่ 309 19.1 ววิ ฒั นาการของสตั ว์ 336

บรรพบุรษุ ของสัตว์ 337 ปลากบั ขากรรไกรและปอด 359 ผงั แสดงววิ ัฒนาการของสตั ว ์ แนวโน้มของวิวัฒนาการ 339 สตั ว์สะเทินนำ้ สะเทินบกกบั 19.2 สัตวไ์ มม่ ีกระดูกสันหลงั 339 ระยางค์ที่มีข้อต่อ 361 ฟองนำ้ กบั การมีหลายเซลล ์ ไนดาเรยี นกบั เนื้อเยือ่ แท้จริง 341 สัตว์เลอ้ื ยคลาน กับไขแ่ บบแอมนโิ อตกิ 362 หนอนตวั แบนกับสมมาตรแบบด้านขา้ ง 341 นก 363 หนอนตัวกลมกบั ช่องตวั เทยี ม 342 สตั ว์เล้ยี งลกู ดว้ ยนม  มีขนและตอ่ มนำ้ นม 365 19.3 เปรยี บเทียบโพรโตสโตมและ ดิวเทอโรสโตม 343 19.6 วิวฒั นาการของมนุษย์ 367 19.4 สตั ว์จำพวกหอย  หนอนปลอ้ ง  345 แนวโน้มวิวัฒนาการของไพรเมตนำไป และสตั วข์ าปลอ้ ง สกู่ ารมีสมองท่ใี หญข่ ้ึนและซับซ้อนขน้ึ 368 สัตวจ์ ำพวกหอย หนอนปล้องสตั ว์ทีต่ ัวแบง่ เปน็ ปลอ้ งๆ  347 วิวัฒนาการของโฮมนิ นิ ท่คี ลา้ ยมนษุ ย์ 369 สตั วข์ าปล้องมีระยางคท์ ่ีมขี อ้ ปลอ้ ง โฮมินนิ ท่ีคล้ายมนษุ ย์ในยุคแรก 369 19.5 สัตวผ์ ิวหนามและคอร์เดต 347 พวกออสตราโลพิธีซนี 370 สัตวผ์ วิ หนาม โฮโม  ฮาบลิ สิ 371 คอรเ์ ดต 347 โฮโม  อีเรคตัส 371 คอรเ์ ดตทีไ่ ม่มีกระดูกสันหลัง 349 ววิ ฒั นาการของมนุษย์ปัจจุบนั 372 แนวโนม้ ววิ ัฒนาการของคอรเ์ ดต Example351 373 นีแอนเดอรท์ ลั 373 355 โครมนั ยอง 355 374 356 สรปุ ทบทวนเนือ้ หา 378 357 แบบทดสอบ 357

บทที่ 1 การศึกษาสิ่งมชี ีวิต 1บทที่   1 การศกึ ษาสิง่ มชี ีวติ 1.1 ลกั ษณะของส่งิ มีชีวติExample •ª ลกั ษณะทัว่ ไปและความหลากหลายของ ส่งิ มีชีวิต • การจัดระเบียบของเน้อื เยือ่ ต่างๆ ใน สง่ิ มชี วี ิต 1.2 ววิ ัฒนาการ : แกนหลักของชวี วิทยา • วิวัฒนาการใชอ้ ธิบายความเป็นเอกภาพ และความหลากหลายของสิง่ มีชวี ิตได้ • สง่ิ มชี วี ติ ถูกจดั แบง่ เป็นกล่มุ ตามลกั ษณะ ของความสัมพันธท์ างววิ ฒั นาการ • ตน้ ไมแ้ หง่ วิวัฒนาการเปน็ สง่ิ ท่ใี ช้อธบิ าย ถึงความสัมพันธท์ างววิ ฒั นาการได้ 1.3 ชวี ภาคมกี ารจดั ระเบยี บอยา่ งไร • ชีวภาคประกอบขน้ึ จากระบบนเิ วศหลายระบบซึง่ แสดงถงึ ความสัมพนั ธร์ ะหว่างสิ่งมีชีวิตด้วยกันเอง และความสัมพันธร์ ะหว่างสิ่งมชี ีวติ กบั สิ่งแวดลอ้ ม 1.4 วิทยาศาสตร์ : เสน้ ทางส่คู วามรู้ • กระบวนการทางวิทยาศาสตร์เป็นกระบวนการท่ีนำไปสู่ความรู้ใหม่ๆ ซึ่งทำให้ได้ข้อสรุปเกี่ยวกับโลก แห่งธรรมชาติ • ขอ้ สรปุ ดงั กลา่ วช่วยใหน้ กั วทิ ยาศาสตรค์ ้นพบหลกั การและทฤษฎีใหมๆ่ เกย่ี วกับโลกแหง่ ธรรมชาติได้ 1.5 วิทยาศาสตร์และจริยธรรมทางชีวภาพ • มนษุ ย์จำเป็นต้องตัดสนิ ใจในการใช้เทคโนโลยใี หถ้ กู ต้องและเหมาะสม • สงั คมยคุ ใหมเ่ ป็นสาเหตทุ ที่ ำให้มคี วามหลากหลายทางชีวภาพนอ้ ยลงซงึ่ ส่งผลโดยตรงต่อการอยรู่ อด ของมนุษย์

2  หลักชีววิทยา 1.1  ลกั ษณะของสิ่งมีชีวติ   ถึงแม้ว่าสิ่งมีชีวิตจะมีความหลากหลายและแตกต่างกันอย่างมากมาย เช่น กล้วยไม้ที่เป็นพืชกับ ฉลามท่ีเป็นสัตว์  แต่ส่ิงมีชีวิตเหล่านั้นก็จะมีลักษณะบางอย่างท่ีเหมือนกัน ซึ่งลักษณะเหล่าน้ันเองจะสามารถ แยกสิ่งมีชีวิตออกจากสิ่งไม่มีชวี ติ ได้ สิ่งมชี วี ิตมกี ารจดั ระเบยี บของร่างกาย สิ่งมีชีวิตมีการจัดระเบียบของร่างกายที่ซับซ้อน  โดยเริ่มต้ังแต่โมเลกุลเล็กๆ มารวมกันจนกลายเป็น โมเลกุลขนาดใหญ่อยู่ภายในเซลล์ซ่ึงเป็นหน่วยพื้นฐานท่ีเล็กที่สุดของส่ิงมีชีวิต  ถึงแม้ว่า “เซลล์” จะเป็น หน่วยของสง่ิ มชี ีวติ  แต่เซลล์กป็ ระกอบขึ้นจากโมเลกุลจำนวนมากทเ่ี ป็นสงิ่ ไม่มชี ีวติ ส่ิงมีชีวิตบางชนิดเป็นส่ิงมีชีวิตเซลล์เดียว  นั่นหมายถึงว่า 1 เซลล์คือ 1 ชีวิต  ส่วนพืชและสัตว์เป็น ส่ิงมีชีวิตหลายเซลล์ซึ่งหมายถึงร่างกายจะประกอบขึ้นจากเซลล์หลายๆ เซลล์มารวมกัน  ในส่ิงมีชีวิตหลาย เซลล์  เซลล์ชนิดเดียวกันจะมารวมกันเป็นเน้ือเยื่อ (Tissues) เนื้อเยื่อหลายๆ ส่วนมารวมกันเป็นอวัยวะ  (Organs) เช่น เน้ือเย่ือหัวใจหลายๆ ส่วนมารวมกันเป็นหัวใจ เป็นต้น  อวัยวะต่างๆ ท่ีทำงานร่วมกันจะรวม เรียกว่า ระบบอวัยวะ (Organ Systems) เช่น หัวใจและหลอดเลือดรวมกันเป็นระบบไหลเวียนเลือด  (Cardiovascular System) เป็นต้น  ระบบของอวัยวะต่างๆ หลายระบบจะทำงานร่วมกันอยู่ภายในร่างกาย ของสง่ิ มชี วี ติ  (รูปที ่ 1.1) ในหัวข้อน้ีจะกล่าวถึงการจัดระเบียบทางชีวภาพของส่ิงมีชีวิตในระดับต่างๆ เช่น สิ่งมีชีวิต ชนิดเดียวกันท่ีอาศัยอยู่ร่วมกันในแหล่งท่ีอยู่เดียวกันจะเรียกว่า ประชากร (Population) ประชากรหลายๆ  ประชากรที่อาศัยอยู่รวมกันจะเรียกว่า กลุ่มสิ่งมีชีวิต (Community) ประชากรในแต่ละกลุ่มส่ิงมีชีวิต จะมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมทางกายภาพเกิดเป็นระบบนิเวศ (Ecosystem) และระบบนิเวศหลายๆ  ระบบจะรวมกนั เป็นชีวภาค (Biosphere) Example โมเลกุล โมเลกุลขนาดใหญ่ เซลลส์ ัตว์ เนอื้ เยือ่ หวั ใจ หวั ใจ ระบบไหลเวยี นเลือด สิ่งมชี วี ิต ขนาดเลก็ เซลล์ เน้ือเยื่อ อวยั วะ ระบบอวัยวะ ใบ เซลล์พืช เนอ้ื เยื่อใบไม้ ลำตน้ ใบไม้ ราก รปู ท่ี 1.1  ระดบั การจดั เรยี งตัวของหนว่ ยต่างๆ ในสิง่ มีชีวิต

บทท่ี 1 การศกึ ษาสงิ่ มชี ีวติ  3 สงิ่ มชี ีวิตตอ้ งการพลงั งานและอาหาร ส่ิงมีชีวิตไม่สามารถจะมีชีวิตอยู่ได้หากปราศจากแหล่งพลังงานและแหล่งอาหารจากภายนอก ร่างกาย (รูปท่ี 1.2) อาหารจะให้สารอาหารท่ีสามารถใช้เป็นแหล่งพลังงานให้แก่มนุษย์ได้  พลังงานคือ ความสามารถในการทำงานและเป็นส่ิงท่ีจะทำให้เซลล์และระบบต่างๆ ภายในร่างกายของส่ิงมีชีวิตสามารถ ทำงานได้  เม่ือเซลล์มีการใช้สารอาหารเพื่อสร้างเป็นพลังงานขึ้นมาก็จะมีปฏิกิริยาเคมีเกิดข้ึนหลายขั้นตอน ภายในเซลล์  ซ่ึงจะเรยี กกระบวนการดงั กลา่ วว่า เมทาบอลซิ ึม (Metabolism)  แหล่งที่มาของพลังงานท่ีใหญ่ที่สุดของสิ่งมีชีวิตบนโลกน้ีได้แก่ ดวงอาทิตย์ พืชและสิ่งมีชีวิต บางชนิดสามารถเก็บกักพลังงานแสงอาทิตย์และเปล่ียนรูปให้เป็นพลังงานเคมีในรูปโมเลกุลของสารอาหาร ได้  กระบวนการดังกล่าวเรียกว่า การสังเคราะห์ด้วยแสง (Photosynthesis) สัตว์และพืชจะได้รับพลังงาน จากการสลายโมเลกุลของสารอาหารท่ีสรา้ งข้นึ จากกระบวนการสงั เคราะห์ดว้ ยแสงนัน่ เอง การรกั ษาสมดุลภายในร่างกายของส่งิ มีชวี ติ   สิ่งมีชีวิตต้องมีการรักษาอุณหภูมิ  ระดับความชื้น และความเป็น Example กรดเบสในร่างกาย  รวมถึงปัจจัยอ่ืนๆให้คงท่ีอยู่เสมอเพ่ือให้มีความ เหมาะสมต่อการดำรงชีวิต และเพ่ือให้กระบวนการเมทาบอลิซึม เกิดขึ้นต่อไปได้อย่างต่อเน่ือง เรียกกระบวนการรักษาสมดุล ภายในรา่ งกายนี้วา่  ภาวะธำรงดลุ  (Homeostasis)  ส่ิงมีชีวิตเกือบทุกชนิดจะมีพฤติกรรมในการรักษาสมดุล ภายในร่างกาย เช่น กิ้งก่าบางชนิดจะเพิ่มอุณหภูมิของร่างกายโดยการนอน อาบแดดบนหินร้อนๆ และเม่ือมันเริ่มรู้สึกร้อนก็จะรีบหลบเข้าที่ร่มเงาทันที  ส่ิงมีชีวิต a. อื่นๆ อีกหลายชนิดต่างก็มีกลไกการควบคุมสมดุลภายในร่างกายโดยอาจไม่ต้อง b. รูปที่ 1.2 a) เหยย่ี วออสเพรย์  (Osprey) กำลงั กินปลาเป็นอาหาร  และ  b) มนุษยก์ ำลงั เกบ็ ผลผลติ ทางการเกษตร

4  หลกั ชวี วทิ ยา อาศัยกิจกรรมอื่นๆ มาช่วยเลย เช่น เม่ือนักเรียนได้ตั้งใจอ่านหนังสือจนลืมรับประทานข้าวเที่ยง  ตับ ของนักเรียนก็จะปล่อยน้ำตาลท่ีเก็บสะสมไว้เข้าสู่กระแสเลือดเพื่อให้เกิดภาวะสมดุลภายในร่างกายโดย อัตโนมัติ  ซ่ึงมีฮอร์โมนเป็นตัวควบคุมการเก็บและการปล่อยน้ำตาล  แต่ในอีกหลายๆ กรณีอาจมีระบบ ประสาทเปน็ ตัวควบคุมภาวะสมดลุ น้แี ทนฮอรโ์ มน การตอบสนองของสงิ่ มีชวี ติ      สิ่งมีชีวิตทุกชนิดต่างก็ได้รับพลังงานและสารอาหารจากการมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม  ส่ิงมีชีวิต เซลล์เดียวตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อมในการเข้าหาหรือหนีออกจากแสงและสารเคมีบางชนิดโดยการเคล่ือนที่ ของหางที่มีลักษณะคล้ายแส้ซ่ึงเรียกว่า แฟลกเจลลา (Flagella) ส่วนส่ิงมีชีวิตหลายเซลล์จะมีวิธีการ ตอบสนองต่อส่ิงแวดล้อมท่ีซับซ้อนมากข้ึน เช่น เม่ือใกล้ถึงฤดูใบไม้ร่วง  ผีเส้ือจะเริ่มอพยพโดยบินไปทาง ทิศใต้เพื่อไปหาแหล่งท่ีอยู่และแหล่งอาหารที่มีความอุดมสมบูรณ์แห่งใหม่  หรือ นกแร้งจะสามารถได้กลิ่น เนอ้ื หรอื ซากสตั วท์ ่ตี ายแล้วไดถ้ งึ แม้วา่ มนั จะอยู่ห่างไปหลายไมล์ก็ตาม การตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อมของสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่จะหมายถึงการเคล่ือนที่ เช่น ใบไม้จะหันเข้าหา Example แสงอาทิตย์  สัตว์จะเคล่ือนที่เข้าหาสถานที่ปลอดภัย เป็นต้น  ซ่ึงการตอบสนองท่ีเหมาะสมเหล่านี้จะช่วย ให้สิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ สามารถดำรงชีวิตและดำเนินกิจกรรมต่างๆ ต่อไปได้เป็นปกติ  กิจกรรมหรือการ ตอบสนองตอ่ ส่ิงแวดลอ้ มดงั กลา่ วเรียกว่า พฤติกรรม (Behavior)  ส่งิ มีชีวติ มกี ารสืบพนั ธแุ์ ละการเจริญเติบโต สิ่งมีชีวิตย่อมเกิดขึ้นมาจากส่ิงมีชีวิตเท่าน้ัน  น่ันหมายถึงว่า ส่ิงมีชีวิตทุกชนิดสามารถที่จะสืบพันธ์ุ ได้และทำให้เกิดส่ิงมีชีวิตใหม่ที่มีลักษณะ คล้ายหรือเหมือนตนเอง  สำหรับแบคทีเรีย และสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวอ่ืนๆ จะใช้วิธีการ สื บ พั น ธ์ุ แ บ บ ง่ า ย ๆ   คื อ   ก า ร แ บ่ ง ตั ว จ า ก  1   เป็ น   2   แต่ ใน สิ่ ง มี ชี วิ ต ห ล า ย เซ ล ล์   ก ร ะ บ ว น ก า ร สื บ พั น ธุ์ จ ะ เ ริ่ ม จ า ก ก า ร เ ข้ า ผสมกันของสเปิร์มและไข่  จากน้ันจะมี การแบ่งตัวของเซลล์ทำให้เกิดเป็นตัวอ่อน  (Embryo) ซึ่งจะมีการเจริญเติบโตต่ออีก หลายระยะจนเป็นตวั เต็มวยั ในทสี่ ุด รปู ที ่ 1.3  ครอบครัวของมนุษย์ การที่ตัวอ่อนมีการเจริญเติบโตน้ันเป็น ไม่ว่าจะเป็นส่ิงมีชีวิตเซลล์เดียวหรือหลายเซลล์ ผ ล ม า จ า ก ส า ร พั น ธุ ก ร ร ม ข อ ง พ่ อ แ ล ะ แ ม่   ก็ต้องมีการสืบพันธุ์  ลูกหลานที่เกิดขึ้นก็จะได้รับ (รูปท่ี 1.3) ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด “ยีน”  ดเี อ็นเอหรอื ยีนจากพ่อและแมอ่ ยา่ งละคร่ึง (Gene) จะอยู่รวมกันและประกอบข้ึนเป็น โมเลกุลดีเอ็นเอ (DNA, deoxyribonucleic  acid) สายยาว  ซึ่งยีนดังกล่าวจะแตกต่าง กันไปตามแต่ชนิดของสิ่งมีชีวิต  การศึกษา

บทที่ 1 การศกึ ษาส่ิงมชี วี ติ 5 เปรียบเทียบทางพันธุกรรมเป็นวิธีการท่ีสามารถบอกความเป็นพ่อ แม่ ลูกได้ เพราะลูกจะได้ดีเอ็นเอจาก พ่อและแม่อย่างละคร่ึง นอกจากน้ีแล้วดีเอ็นเอยังเป็นตัวควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมและกระบวนการ เมทาบอลิซึมของสิ่งมีชีวิตอีกด้วย เซลล์ทุกเซลล์ในส่ิงมีชีวิตหลายเซลล์จะประกอบด้วยยีนชุดเดียวกัน แต่จะมีเพยี งบางเซลลใ์ นแตล่ ะชดุ เท่าน้ันท่ีจะทำหน้าที่แตกตา่ งกันออกไป สง่ิ มชี ีวิตมีการปรับตัว การปรับตัว (Adaptation) เป็นกระบวนการที่ทำให้ส่ิงมีชีวิตสามารถอยู่รอดในส่ิงแวดล้อมท่ี แตกต่างกันได้อย่างเหมาะสม เช่น เหย่ียวบางชนิดมีปากที่ยาวเพื่อใช้สำหรับจับปลาในน้ำ ในขณะที่ เหยี่ยวบางชนิดมีปากส้ันเพ่ือใช้ล่ากระต่ายเป็นอาหาร มีกระดูกที่กลวงเพ่ือลดน้ำหนักตัว มีกล้ามเนื้อท่ีใช้ ในการบินที่แข็งแรงเพ่ือจะทำให้บินได้เร็วข้ึน และ ยังมีขา นิ้วเท้า และ กรงเล็บท่ีแข็งแรงเพื่อใช้จับเหย่ือ อีกด้วย นอกจากนี้แล้วเหยี่ยวยังมีสายตาท่ีคมชัด มองเหย่ือได้จากที่สูง และ สามารถประมาณระยะทาง และความเรว็ ท่ใี ชใ้ นการบินได้อย่างเหมาะสมเป็นตน้ เพนกวินมีลักษณะที่แตกต่างจากเหย่ียวเป็นอย่างมากถึงแม้ว่าท้ังสองชนิดจะเป็นนกเช่นเดียวกัน นั่นเป็นเพราะนกเพนกวินมีการปรับตัวให้เข้ากับการดำรงชีวิตที่มหาสมุทรในทวีปแอนตาร์กติก ในขณะที่ เหย่ียวรวมถึงนกชนิดอื่นๆ จะมีระยางค์คู่หน้าทำหน้าที่เป็นปีกเพื่อใช้ในการบิน แต่นกเพนกวินจะมีระยางค์ คู่หน้าอวบแบนซ่ึงเหมาะสำหรับใช้ว่ายน้ำ เท้าและหางของมันทำหน้าที่เหมือนหางเสือเรือเม่ืออยู่ในน้ำ ในขณะเดียวกนั กส็ ามารถใชเ้ ทา้ เดนิ ไดเ้ ม่อื อยูบ่ นบก สิ่งมีชีวิตมีการปรับตัวเพ่ือให้อยู่รอดในสิ่งแวดล้อมได้หลายรูปแบบ ประชากรส่ิงมีชีวิตชนิดเดียวกัน จะมีโครงสร้างของร่างกายท่ีเหมือนกันและสามารถสืบพันธุ์กันเองได้ถ้าสิ่งมีชีวิตชนิดน้ันมีการสืบพันธุ์แบบ อาศัยเพศ 1.2 วิวฒั นาการ : แกนหลักของชีววทิ ยา แบคทีเรีย ค้างคาว เห็ดมีพิษ และ ต้นไม้ ล้วนแสดงให้เห็นถึงความหลากหลายของส่ิงมีชีวิต ได้เป็นอย่างดี อย่างไรก็ตาม ส่ิงมีชีวิตท้ังหมดต่างก็มีกำเนิดมาจากต้นกำเนิดเดียวกันในช่วงที่โลกนี้ เกิดขึ้นมา เราเกิดข้ึนมาจากพ่อและแม่ ซ่ึงเกิดมาจากปู่ ย่า ตา ยาย และมีการสืบทอดเช่นน้ีจาก รุ่นสู่รุ่น ดังน้ันจึงทำให้สิ่งมีชีวิตท้ังหมดสามารถรู้ประวัติหรือต้นกำเนิดของตนเองได้ วิวัฒนาการเป็น Example ทดสอบความเข้าใจ 1. จงเขียนประเภทของการจัดจำแนกสิง่ มชี ีวิตมา 8 ประเภทจากหน่วยยอ่ ยท่ีสดุ ไปยงั หนว่ ยท่ใี หญ่ทีส่ ดุ 2. จงบอกชื่อของอาณาจักรท้งั 4 อาณาจักรในโดเมนยูคาร์ (Domain Eukarya) 3. จงอธิบายความหมายของคำว่า “วิวฒั นาการ” เฉลย 1. ชนิดหรือสปชสี ์ (Species), สกลุ หรือจีนสั (Genus), ครอบครัวหรอื แฟมิล่ี (Family), อนั ดับหรือออเดอร์ (Order), ชน้ั หรือคลาส (Class), ไฟลมั (Phylum), อาณาจกั ร (Kingdom) และ โดเมน (Domain) 2. อาณาจกั รโปรตสิ ตา (Protista) อาณาจักรเหด็ รา (Fungi) อาณาจกั รพืช (Plantae) และ อาณาจกั รสตั ว์ (Animalia) 3. วิวฒั นาการ คอื การถา่ ยทอดอย่างต่อเนื่องของสิง่ มชี ีวติ จากบรรพบุรษุ โดยส่ิงมชี ีวิตมีการเปล่ียนแปลงและการปรับตวั เพ่ือใหส้ ามารถอยรู่ อด ในสภาพแวดลอ้ มตา่ งๆ กันได้อย่างเหมาะสม

6  หลักชวี วทิ ยา 0 แบคทีเรยี อารค ี โปรตสิ ท พชื เหด็ รา สัตว 0.5 พัน ลานปมาแ ลว 1.0 1.5 2.0 ยคู ารโิ อต รปู ท ่ี 1.4  ตน้ ไม้แห่งววิ ฒั นาการ สิ่งมีชีวิตที่ถูกจัดกลุ่มอยู่บนก่ิงเดียวกันของต้นไม้น้ีจะมีบรรพบุรุษ 2.5 อารคี 3.0 แบคทเี รีย 3.5 4.0 เดียวกันซึ่งอยู่ท่ีฐานของก่ิง  ส่ิงมีชีวิตกลุ่มท่ีอยู่บนกิ่งเดียวกันน้ี จะมีความสัมพันธ์ที่ใกล้เคียงกันมากกว่าสิ่งมีชีวิตกลุ่มที่อยู่คนละก่ิง  ท่ีฐานของกง่ิ จะแสดงใหเ้ ห็นบรรพบุรษุ ของสิง่ มชี วี ติ ทกุ ชนิด กระบวนการเปล่ียนแปลงที่เกิดข้ึนกับส่ิงมีชีวิตต้ังแต่เริ่มมีส่ิงมีชีวิตเกิดขึ้นมาบนโลกซ่ึงสามารถใช้อธิบายExample ความเป็นเอกภาพที่ว่า สิ่งมีชีวิตทุกชนิดมีลักษณะท่ีคล้ายกันและแตกต่างกันบางอย่างจึงทำให้เกิดความ หลากหลายของส่ิงมีชีวิตข้ึน  ถ้าคุณเคยเรียนเร่ืองต้นไม้แห่งครอบครัว (Family Tree) คุณจะรู้ว่ามันคือ แผนภาพท่ีแสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ของส่ิงมีชีวิตในครอบครัวเดียวกันและบ่งบอกถึงบรรพบุรุษได้  ต้นไม้แห่งวิวัฒนาการ (Evolutionary Tree) ก็มีลักษณะคล้ายคลึงกับต้นไม้แห่งครอบครัวเพียงแต่จะบอกถึง ความสัมพันธ์ระหว่างกลุ่มของส่ิงมีชีวิตแทน  ต้นไม้แห่งวิวัฒนาการในรูปท่ี 1.4  แสดงให้เห็นถึงสิ่งมีชีวิต กลุ่มหลัก  ต้นไม้แห่งวิวัฒนาการน้ีได้สรุปประวัติศาสตร์ของสิ่งมีชีวิตบนโลกที่มีมากว่า 3.5 พันล้านปีแล้ว  กลุ่มของส่ิงมีชีวิตที่แตกต่างกันทั้งหมดบนโลกน้ีมีความสัมพันธ์ซ่ึงกันและกันโดยจะแสดงให้เห็นทางก่ิงก้าน ของตน้ ไมแ้ หง่ ครอบครวั นัน่ เอง ความหลากหลายของส่งิ มชี วี ติ    หากลองนึกถึงห้างสรรพสินค้าใหญ่ๆ ท่ีเสนอขายสินค้าหลากหลายชนิด  สินค้าเหล่านั้นจะถูกจัดแบ่ง เป็นแผนกเช่น แผนกเคร่ืองใช้ไฟฟ้าและแผนกเฟอร์นิเจอร ์ เป็นต้น  เพ่ือให้ลูกค้าสามารถหาสินค้าท่ีต้องการ ได้อย่างสะดวกท่ีสุด  เน่ืองจากสิ่งมีชีวิตก็มีความหลากหลายเช่นเดียวกันจึงมีความจำเป็นที่จะต้องมีระบบใน การจัดจำแนกส่ิงมีชีวิตให้เป็นหมวดหมู่  อนุกรมวิธาน (Taxonomy) เป็นศาสตร์ที่ว่าด้วยการจัดจำแนกและ จัดกลุ่มของสิ่งมีชีวิตอย่างเป็นระบบ  อนุกรมวิธานจะทำให้รู้ถึงความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตบนโลกและ รู้ถึงความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตด้วยกันตามหลักฐานทางวิวัฒนาการ  จึงเป็นสาเหตุให้มีการศึกษาถึง การเปล่ียนแปลงทางอนุกรมวิธานและชนิดของสิ่งมีชีวิต  ในปัจจุบันนักอนุกรมวิธานได้มีการสังเกตและ ค้นหาส่ิงมีชีวิตชนดิ ใหม่เพ่ิมเตมิ เพ่อื นำไปสกู่ ารเปลี่ยนแปลงทางอนุกรมวธิ านตอ่ ไปในอนาคต ประเภทของการจัดจำแนกสิ่งมีชีวิต  สิ่งมีชีวิตมีการจัดจำแนกจากหน่วยที่ย่อยหรือแคบท่ีสุดไปยังหน่วยท่ีใหญ่หรือกว้างท่ีสุดดังน้ี  ชนิด หรือสปีชีส์ (Species),  สกุลหรือจีนัส (Genus),  ครอบครัวหรือแฟมิลี่ (Family),  อันดับหรือออเดอร์  (Order),  ชั้นหรือคลาส (Class),  ไฟลัม (Phylum),  อาณาจักร (Kingdom) และ โดเมน (Domain)  ย่ิงเป็นระบบจัดจำแนกสิ่งมีชีวิตท่ีสูงข้ึน  ก็จะยิ่งมีจำนวนส่ิงมีชีวิตในระบบที่จำแนกนั้นๆ มากขึ้นด้วย 

บทท่ี 1 การศกึ ษาสงิ่ มีชวี ติ  7 ใน 1 จีนัสจะประกอบด้วยหลายสปีชีส์ซ่ึงมีลักษณะเฉพาะท่ีคล้ายคลึงกันและมีความสัมพันธ์กันมากท่ีสุด  ในขณะที่สิ่งมีชีวิตที่อยู่ในโดเมนเดียวกันจะมีลักษณะท่ัวไปที่คล้ายคลึงกันเท่าน้ัน เช่น ส่ิงมีชีวิตทุกชนิด ในจีนัส  Pisum จะมีลักษณะคล้ายต้นถั่วเท่าน้ันแต่สิ่งมีชีวิตในอาณาจักรพืชจะมีความหลากหลายมากกว่านี้  เช่น หญ้าและต้นไม้ท่ัวไป เป็นต้น  อีกตัวอย่างคือมนุษย์ยุคใหม่ซึ่งอยู่ในจีนัส  Homo กับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ  เช่น  ไฮดราหรือวาฬ  ต่างก็อยู่ในอาณาจักรสัตว์ท้ังหมด  อาจกล่าวได้ว่าสปีชีส์ท่ีอยู่ในโดเมนท่ีแตกต่างกัน จะย่งิ มคี วามสัมพันธ์ท่ีหา่ งไกลกนั มากขน้ึ ตามลำดบั ไปด้วย การตัง้ ชอ่ื วทิ ยาศาสตร์   นักชีววิทยาตั้งชื่อวิทยาศาสตร์ของส่ิงมีชีวิตโดยใช้ระบบไบโนเมียล (Binomial  System) ซ่ึงประกอบ ด้วยคำ 2 คำ เช่น ชื่อวิทยาศาสตร์ของถั่วคือ Pisum sativum  ชื่อวิทยาศาสตร์ของมนุษย์คือ Homo  sapiens  โดยคำแรกเป็นชื่อจีนัส  ส่วนคำหลังเรียกว่าสเปซิฟิค อีพิเทต (Specific epithet) ของสปีชีส์ใน จีนัสนั้นเอง  ซ่ึงชื่อจีนัสอาจใช้ตัวย่อได้เช่น Pisum sativum  อาจเขียนเป็น P. sativum ได้เช่นกัน  ช่ือวิทยาศาสตร์เหล่านี้เป็นที่ยอมรับและเข้าใจตรงกันระหว่างนักวิทยาศาสตร์ท่ัวโลกเพ่ือป้องกันความ สับสน  ส่วนช่ือสามัญ (Common name) เป็นชื่อที่ใช้เรียกกันท่ัวไปตามแต่ภาษาและวัฒนธรรมของแต่ละ ท้องถนิ่ แตช่ ือ่ วิทยาศาสตรจ์ ะใชภ้ าษาลาตนิ เป็นหลัก โดเมน จากหลักฐานทางชีวเคมี  นักวิทยาศาสตร์ได้จำแนกสิ่งมีชีวิตเป็น 3 โดเมนคือ โดเมนแบคทีเรีย  (Domain Bacteria)  โดเมนอาร์คี (Domain Archaea)  และโดเมนยูคาร์ (Domain Eukarya) ท้ังสอง โดเมนแรกเป็นสิ่งมีชีวิตพวกโปรคาริโอต (Prokaryote) ซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวและไม่มีเยื่อหุ้ม นิวเคลยี ส  ในขณะทจ่ี ะพบเยอ่ื หุม้ นิวเคลยี สในส่งิ มีชีวิตพวกยคู าริโอต (Eukaryote) ในโดเมนยคู าร์ โปรคาริโอตจะมีโครงสร้างแบบง่ายๆ (รูปท่ี 1.5 และ รูปท่ี 1.6) แต่จะมีระบบเมทาบอลิซึม ท่ีหลากหลาย  ส่ิงมีชีวิตกลุ่มอาร์คีสามารถอาศัยในน้ำท่ีไม่มีออกซิเจน  เค็มจัด  ร้อนจัด  หรือแม้กระท่ัง ในบริเวณท่ีมีความเป็นกรดสูงมากเกินไปสำหรับสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ได้  สิ่งแวดล้อมเหล่าน้ีอาจเหมือนกับ ส่ิงแวดล้อมบนโลกเม่ือโลกกำเนิดขึ้นมาใหม่ๆ จึงอาจกล่าวได้ว่าสิ่งมีชีวิตกลุ่มอาร์คีเป็นเซลล์กลุ่มแรก ท่ีมีการพัฒนาข้ึนมาจนถึงปัจจุบัน  แบคทีเรียพบได้ทุกหนทุกแห่ง เช่น ในน้ำ  ดิน  อากาศ  ผิวหนัง  ในปาก  แม้กระทั่งในลำไส้ใหญ่  ถึงแม้ว่าจะมีแบคทีเรียหลายชนิดที่ทำให้เกิดโรค  แต่ก็มีแบคทีเรียอีก หลายชนิดท่ีเป็นประโยชนท์ งั้ ต่อสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกจิ  เป็นต้น Example รปู ท่ี 1.5  โดเมนอารค์ ี สิ่งมีชีวิตกลุ่มนี้สามารถอาศัยอยู่ในส่ิงแวดล้อมที่ไม่ปกติได้  ในภาพแสดงลักษณะภายนอกและภายในของ Methanosarcina mazei X20,000 X64,000