ชีววิทยา ม.4

   วิตามินเป็นสารอินทรีย์ที่มีโมเลกุลขนาดเล็กและจำเป็นต่อสิ่งมีชีวิต  มีหน้าที่ควบคุมการทำงานต่างๆในร่างกายให้ปกติ  ร่างกายต้องการวิตามินในปริมาณที่น้อยมาก แต่ถ้าขาดไปจะทำให้ร่างกายผิดปกติ  วิตามินไม่ให้พลังงานแก่ร่างกายและไม่เป็นองค์ประกอบของเนื้อเยื่อร่างกาย  แต่จะเป็นองค์ประกอบที่สำคัญต่อการทำงานของโปรตีน   และเอนไซม์ต่างๆ  วิตามินจำแนกได้เป็น 2 ประเภท

• วิตามินที่ละลายในไขมัน ได้แก่ A, D, E, K
• วิตามินที่ละลายในน้ำ ได้แก่ B, C 

วิตามินเอ ค้นพบโดย ดร. อี.วี. แมคคอลลัม (E.V. McCollum) นักวิทยาศาสตร์ชาวสหรัฐอเมริกา ประโยชน์ของวิตามินเอมีดังนี้
       หากขาดจะทำให้เป็นโรคมองไม่เห็นในที่มืด
       ช่วยป้องกันการแพ้แสงสว่างของบางคน
       ผู้ที่ต้องการวิตามินเอมาก คือผู้ที่ต้องใช้สายตามาก
      วิตามินเอมีมากในไขมันเนย น้ำมันตับปลา ไข่แดง กะหล่ำปลี พืชตระกูลถั่ว ผักสีแดง ผักสีเหลือง
วิตามินดี ช่วยในการดูดซึมแคลเซียมในร่างกาย ป้องกันโรคกระดูกอ่อน และควบคุมปริมาณของแคลเซียมในเลือด อาหารที่ให้วิตามินดีมีน้อยมาก จะมีอยู่ในพวกน้ำมันตับปลา ร่างกายสามารถสังเคราะห์วิตามินดีได้จากรังสีอุลตราไวโอเลต ซึ่งมีอยู่ในแสงแดด
วิตามินซี (หรือกรดแอสคอร์บิก) ค้นพบเจอในพริกชนิดหนึ่งในปี ค.ศ. 1928 โดยนักชีวเคมีชาวฮังกาเรียนชื่อ อัลเบิร์ต เซนต์ เกอร์กี ประโยชน์ของวิตามินซีคือ ช่วยในการป้องกันจากโรคหวัด สามารถลดระดับของซีรัมคลอเลสเตอรอล(เพราะวิตามินซีจะรวมตัวกับคลอเลสเตอร อลและแคลเซียม ทำให้คลอเลสเตอรอลแตกกระจายในน้ำได้) ช่วยเพิ่มภูมิคุ้มกัน ช่วยให้ร่างกายกระปรี้กระเปร่า ช่วยเพิ่มภูมิคุ้มกันต่อโรคหัด คางทูม และโพลีโอไวรัส หากได้รับวิตามินซีในปริมาณสูงมาก จะช่วยเพิ่มความต้านทานต่อเซลล์มะเร็ง และสามารถทำลายเซลล์มะเร็งแบบmelanomaได้ มีผลให้สามารถยืดอายุของผู้ป่วยที่เป็นโรคมะเร็งได้ วิตามินซีที่บริษัทยาผลิตจำหน่ายโดยปกติจะอยู่ในลักษณะเป็นเม็ดฟู่ซึ่งมี แคลเซียมอยู่ด้วย ถ้าหากผู้สูงอายุได้รับแคลเซียมมากเกินไปจะทำให้กระดูกงอก
วิตามินบีรวม มีดังต่อไปนี้
     วิตามินบี1 มีมากในเนื้อหมู ข้าวกล้อง เห็ดฟาง ฯลฯ มีหน้าที่เกี่ยวกับการใช้คาร์โบไฮเดรต การทำงานของหัวใจ หลอดอาหารและระบบประสาท
     วิตามินบี2 พบมากในตับ ยีสต์ ไข่ นม เนย เนื้อ ถั่ว และผักใบเขียว ปลาและผลไม้จำพวกส้มแทบไม่มีวิตามินบี2เลย ถ้ากินวิตามินบี        2มากเกินไป ไม่มีผลเสียต่อร่างกาย เพราะสามารถถูกขับถ่ายออกมาได้ วิตามินบี2มีความสำคัญต่อร่างกาย ดังนี้
        มีความเกี่ยวข้องกับการเผาผลาญไขมันที่เรียกกันในทางวิทยาศาสตร์ว่า ลิปิด
        ใช้ในการเผาผลาญกรดอะมิโนทริพโตเฟน กรดนี้มีความจำเป็นต่อการเจริญเติบโตของทารก และมีความจำเป็นต่อการเกิดสมดุลของ           ไนโตรเจนในร่างกาย
        เป็นส่วนประกอบสำคัญของสีที่เรตินาของลูกตา ซึ่งช่วยให้สายตาปรับตัวในแสงสว่าง
        อาการที่เกิดจากการขาดวิตามินบี2 คือ เหนื่อยง่าย เบื่ออาหาร มีอาการทางประสาทการย่อยอาหารไม่ปกติ ถ้าเป็นมากๆปาก   และลิ้น           อาจแตก
     วิตามินบี3 บาง ทีเรียกว่า ไนอาซิน ประวัติของไนอาซินเริ่มมาจากการที่ประเทศอังกฤษเกิดโรคที่เรียกว่า เพลากรา(Pellagra) อาการของโรคนี้คือ เป็นโรคผิวหนัง ต่อมามีอาการท้องเดิน ในที่สุดก็จะมีอาการทางประสาทถึงขั้นเสียสติและตายไปในที่สุด ซึ่งในสมัยโบราณโรคนี้ไม่มีทางหายได้ ต่อมานักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันชื่อ โกลเบอร์เกอร์(Goldberger)ผู้เชี่ยวชาญทางด้านแบคทีเรีย ได้วิจัยโรคนี้ ซึ่งเขาได้สังเกตเห็นว่า ผู้ที่ป่วยโรคนี้ส่วนมากจะเป็นผู้ที่มีฐานะยากจนที่ไม่สามารถกินอาหารจำพวก เนื้อ นม ไข่ ได้เขาจึงสรุปผลออกมาว่า โรคนี้เกิดจากการที่ขาดสารอาหาร ต่อมาเขาทำการทดลองให้อาสาสมัครกินอาหารประเภทเดียวกันกับผู้ป่วยที่เป็นโรค เพลากรา และเมื่ออาสาสมัครเหล่านั้นเป็นโรคแล้ว เขาก็ทำให้หายโดยให้กินเนื้อสัตว์ นม และยีสต์ เมื่อผลเป็นเช่นนี้ ผู้คนจึงยอมรับว่า ยังมีวิตามินบีอีกชนิดหนึ่งอยู่ในอาหาร ภายหลังเรียกวิตามินนี้ว่า ไนอาซิน สามารถรักษาโรคเพลากราให้หายได้ ไนอาซินมีมากในตับและไต
    หน้าที่ของไนอาซิน
        ช่วยในการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรต
        นำไปใช้กับวิตามินชนิดอื่นๆเช่น วิตามินซี รักษาโรคชิโซฟรีเนีย
        สามารถใช้ในการักษาโรคปวดศีรษะแบบไมเกรนไดผล
    ความต้องการไนอาซิน
      ควรได้รับวันละ 20 มิลลิกรัม การได้รับไนอาซินมากเกินไปไม่มีผลเสียต่อร่างกาย เพราะสามารถขับถ่ายออกมาได้
      อาหารที่มีไนอาซินได้แก่ ไก่ ยีสต์ ถั่ว ตับ ไต หัวใจ
     วิตามินบี6 มีชื่อทางเคมีว่า ไพริดอกซิน(Pyridoxin) ความสำคัญของวิตามินบี6 มีดังนี้ คือ
        ใช้ในการผาผลาญกรดอะมิโนทริปโตเฟนในร่างกาย
        หากขาดจะเป็นโรคหลอดเลือดหัวใจอุดตันได้ง่าย เพราะวิตามินบี6จะช่วยในการเผาผลาญคอเลสเตอรอลอย่างมีประสิทธิภาพ
        ช่วยในการเผาผลาญโปรตีน
       ผู้ที่มักขาดวิตามินบี6 ได้แก่ สตรีที่กินยาคุมกำเนิด สตรีที่อยู่ในช่วงของการมีประจำเดือน และหญิงมีครรภ์
        อาหารที่มีวิตามินบี6 ไก่ ยีสต์ ถั่ว ตับ ปลา ไก่ กล้วย ข้าวแดง ฯลฯ
     วิตามินบี12 มีอยู่ในอาหารจากสัตว์ เช่น ตับ(มีวิตามินบี12มากที่สุด) นม ไข่ เนย วิตามินนี้มีอยู่ในพืชน้อยมาก    ความสำคัญของ        วิตามินบี12 มีดังนี้
        มีส่วนสำคัญในการสร้างเม็ดเลือดแดง
        มีส่วนสำคัญในการทำงานของระบบประสาท
        มีส่วนในการสร้างกรดนิวคลีอิค(nucleic acid) ซึ่งเป็นพื้นฐานของกรรมพันธุ์
        มีส่วนช่วยในการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรต
        มีส่วนช่วยให้ร่างกายนำไขมัน คาร์โบไฮเดรต และโปรตีน ไปใช้ได้อย่างสมบูรณ์
        มีส่วนช่วยในการทำงานของระบบประสาท
        ช่วยในการเจริญเติบโตของเด็กๆ คือ มีความต้านทานต่อโรค มีน้ำหนักและส่วนสูงมากกว่าปกติ
วิตามินซีหรือกรดแอสคอร์บิก ค้นพบเจอในพริกชนิดหนึ่งในปี ค.ศ. 1928 โดยนักชีวเคมีชาวฮังกาเรียนชื่อ อัลเบิร์ต เซนต์ เกอร์กี
       ประโยชน์ของวิตามินซีมีดังนี้
        ช่วยในการป้องกันจากโรคหวัด
        สามารถลดระดับของซีรัมคลอเลสเตอรอล(เพราะวิตามินซีจะรวมตัวกับคลอเลสเตอรอลและแคลเซียม ทำให้คลอเลสเตอรอลแตกกระ           จายในน้ำได้)
        ช่วยเพิ่มภูมิคุ้มกัน ช่วยให้ร่างกายกระปรี้กระเปร่า
        ช่วยเพิ่มภูมิคุ้มกันต่อโรคหัด คางทูม และโพลีโอไวรัส
       หากได้รับวิตามินซีในปริมาณสูงมาก จะช่วยเพิ่มความต้านทานต่อเซลล์มะเร็ง และสามารถทำลายเซลล์มะเร็งแบบmelanomaได้        มีผลให้สามารถยืดอายุของผู้ป่วยที่เป็นโรคมะเร็งได้
       วิตามินซีที่บริษัทยาผลิตจำหน่ายโดยปกติจะอยู่ในลักษณะเป็นเม็ดฟู่ซึ่งมีแคลเซียมอยู่ด้วย ถ้าหากผู้สูงอายุได้รับแคลเซียมมากเกินไปจะทำให้กระดูกงอก
วิตามินอี วิตามินอีได้มาจากพืชในธรรมชาติ ประโยชน์ของวิตามินอีมีดังนี้
        ช่วยในการลดปริมาณคลอเลสเตอรอลที่ค้างอยู่ในหลอดเลือดในมนุษย์และสัตว์
        ช่วยบำบัดโรคหัวใจ
        ช่วยในการป้องกันอันตรายจากโอโซนในบรรยากาศ
        ใช้ในการรักษาโรคเลือดออกใต้ผิวหนัง

  กรดนิวคลิอิก (nucleic acid) เป็นสารชีวโมเลกุลที่มีขนาดใหญ่  ทำหน้าที่เก็บและถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตจากรุ่นหนึ่งไปอีกรุ่นหนึ่ง และยังมีหน้าที่ควบคุมการเจริญเติบโตและกระบวนการต่างๆของสิ่งมีชีวิต  กรดนิวคลิอิกมี 2 ชนิด คือ DNA (deoxyribonucleic acid) และ RNA (ribonucleic acid)
  โมเลกุลของกรดนิวคลิอิก ประกอบด้วยหน่วยย่อยที่เรียกว่า นิวคลีโอไทด์ (nucleotide) นิวคลีโอไทด์ประกอบด้วย 3 ส่วน ได้แก่ หมู่ฟอสเฟต น้ำตาลที่มีคาร์บอน 5 อะตอม และไนโตรจีนัสเบส นิวคลีโอไทด์มี 5 ชนิด แตกต่างกันที่ส่วนประกอบที่เป็นไนโตรจีนัสเบส
   นิวคลีโอไทด์จะเรียงต่อกันเป็นสายยาวเรียกว่า พอลินิวคลีโอไทด์ (polynucleotide)
   DNA ประกอบด้วยพอลินิวคลีโอไทด์ 2 สาย เรียงตัวสลับทิศกันและมีส่วนของเบสยึดกันด้วยพันธะไฮโดรเจน  บิดเป็นเกลียวเป็นบันไดเวียนขวา
   RNA เป็นพอลินิวคลีโอไทด์สายเดี่ยว
   DNA และ RNA มีน้ำตาลที่เป็นองค์ประกอบต่างกัน ใน DNA จะเป็นน้ำตาลดีออกซีไรโบส ส่วนใน RNA จะเป็นน้ำตาลไรโบส  เบสที่พบใน DNA และ RNA มีบางชนิดที่เหมือนกันและบางชนิดต่างกัน

ก.โครงสร้างของน้ำตาลดีออกซีไรโบส  ข.ชนิดนิวคลีโอไทด์

*หมายเหตุ น้ำตาลใน DNA และ RNA ต่างกันที่จำนวนอะตอมของออกซิเจน ถ้าเป็น DNA จะมี  ออกซิเจนน้อยกว่า RNA หนึ่งอะตอม

   ลิพิด (lipid) เป็นสารชีวโมเลกุลที่ละลายได้ดีในตัวทำละลายที่เป็นสารอินทรีย์ ลิพิดประกอบด้วยธาตุคาร์บอน  ไฮโดรเจน  และออกซิเจน  ลิพิดมีหลายชนิด เช่น ไขมัน น้ำมัน ฟอสโฟลิพิด ไข และสเตอรอยด์ ลิพิดมีโครงสร้างทางเคมีหลายแบบ
   ลิพิดให้พลังงานมากกว่าคาร์โบไฮเดรตและโปรตีนที่มีน้ำหนักเท่ากัน ทำหน้าที่ป้องกันการสูญเสียน้ำ เป็นฉนวนช่วยควบคุมอุณหภูมิของร่างกาย และป้องกันการกระทบกระแทกของอวัยวะภายใน
   ลิพิด แบ่งตามโครงสร้างได้ 3 ชนิด คือ ลิพิดเชิงเดี่ยว (simple lipid) ลิพิดเชิงซ้อน (complex lipid) และลิพิดอนุพันธ์ (derived lipid)

   ลิพิดเชิงเดี่ยว
            ประกอบด้วยกรดไขมันและแอลกอฮอล์ ได้แก่ ไขมััน น้ำมัน และไข  ไขมันมีสถานะเป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง  น้ำมันเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง  ไขพบได้ที่ผิวหนัง ใบไม้ และผลไม้บางชนิด
             โมเลกุลของไขมันและน้ำมันประกอบด้วย กรดไขมัน และแอลกอฮอล์ที่เรียกว่า กรีเซอรอล ถ้ามีเพียงหนึ่งโมเลกุล เรียกว่า มอโนกลีเซอไรด์
    มีสองโมเลกุล       เรียกว่า ไดกลีเซอไรด์
    มีสามโมเลกุล       เรียกว่า ไตรกลีเซอไรด์  เป็นลิพิดที่พบมากที่สุดในสัตว์และพืช
             กรดไขมันแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ กรดไขมันอิ่มตัว (saturated fatty acid) และกรดไขมันไม่อิ่มตัว (unsaturated fatty acid)  กรดไขมันที่อิ่มตัวจะมีคาร์บอนทุกอะตอมต่อกันอยู่ด้วยพันธะเดี่ยว ส่วนกรดไขมันที่ไม่อิ่มตัวมีบางพันธะระหว่างอะตอมของคาร์บอนเป็นพันธะคู่
           

กรดไขมันอิ่มตัว และกรดไขมันไม่อิ่มตัว

             กรดไขมันที่ร่างการสามารถสังเคราะห์ขึ้นเองได้ จัดว่าเป็นกรดไขมันที่ไม่จำเป็น (nonessential fatty acid) เช่น กรดบิวไทริก กรดปาล์มิติก เป็นต้น ส่วนกรดไขมันที่ร่างกายไม่สามารถสังเคราะห์ขึ้นเองได้ และจำเป็นต่อการเจริญเติบโตของร่างกายจัดว่าเป็น กรดไขมันที่จำเป็น (essential fatty acid) เช่น กรดไลโนเลอิก กรดไลโนเลนิก และกรดอะแรคไคโดนิก

   ลิพิดเชิงซ้อน
               ประกอบด้วยกรดไขมัน และแอลกอฮอล์ ที่มีสารประกอบอื่นเชื่อมต่อ เ่ช่น ฟอสโฟลิพิดและไกลโคลิพิด  ฟอสโฟลิพิดเป็นองค์ประกอบหลักของเยื่อหุ้มเซลล์ มีคาร์บอนของกลีเซอรอล 1 อะตอม จับกับหมู่ฟอสเฟต  ไกลโคลิพิดเป็นลิพิดที่มีคาร์โบไฮเดรตเป็นองค์ประกอบ พบมากในเยื่อหุ้มเซลล์ประสาท

   ลิพิดอนุพันธ์ 
                เป็นสารประกอบที่มีโครงสร้างแตกต่างจากลิพิดทั่วไป เช่น สเตอรอยด์ มีโครงสร้างทั่วไปเป็นวงแหวน 4 วง
                 สเตอรอยด์มีหลายชนิดขึ้นอยู่กับหมู่ R ที่มาเชื่อมต่อกับวงแหวน

   โปรตีนเป็นสารชีวโมเลกุลที่มีขนาดใหญ่  มีหน่วยย่อยเรียกว่า กรดอะมิโน (amino acid)  ซึ่งจะประกอบด้วยอะตอมของธาตุคาร์บอน  ไฮโดรเจน  ออกซิเจน  และไนโตรเจน
   กรดอะมิโนประกอบด้วย 2 ส่วน คือ หมู่อะมิโนและคาร์บอกซิล ทั้งสองส่วนจะเหมือนกันในกรดอะมิโนทุกชนิด แต่จะมีอีกส่วนที่แตกต่างกันในกรดอะมิโนแต่ละชนิดใช้สัญลักษณ์ R

โครงสร้างหลักของกรดอะมิโน

   กรดอะมิโนมี 20 ชนิด ที่เป็นองค์ประกอบส่วนใหญ่ของสิ่งมีชีวิต  กรดอะมิโนแต่ละชนิดเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโคเวเลนซ์ระหว่างหมู่อะมิโนกับหมู่คาร์บอกซิล เรียกว่า พันธะเพปไทด์ (peptide bond)

โครงสร้างที่ประกอบด้วยกรดอะมิโนที่่ต่อกันเป็นสายเรียกว่า เพปไทด์ (peptide)

   กรดอะมิโนที่ร่างกายต้องการและไม่สามารถสังเคราะห์ขึ้นเองได้ เรียกว่า กรดอะมิโนที่จำเป็น (essential amino acid)

   กรดอะมิโนที่ร่างกายสามารถสังเคราะห์เองได้ เรียกว่า กรดอะมิโนที่ไม่จำเป็น (nonessential amino acid)

  คาร์โบไฮเดรตประกอบด้วยธาตุคาร์บอน  ไฮโดรเจน  และออกซิเจน  มีอัตราส่วนของไฮโดรเจนและออกซิเจนเป็น 2 : 1 เราสามารถแบ่งคาร์โบไฮเดรตตามขนาดซึ่งแบ่งออกเป็น 3 กลุ่มใหญ่ๆได้ คือ
  1.มอโนแซ็กคาไรด์ (monosaccharide)
  2.โอลิโกแซ็กคาไรด์ (oligosaccharide)
  3.พอลิแซ็กคาไรด์ (polysaccharide)

1.มอโนแซ็กคาไรด์  
          เป็นคาร์โบไฮเดรตที่มีขนาดโมเลกุลเล็กที่สุด  มีรสหวาน  ละลายได้ในน้ำ  โมเลกุลมอโนแซ็กคาไรด์ประกอบด้วยอะตอมของธาตุคาร์บอนตั้งแต่ 3-7 อะตอม  ทั่วไปจะพบคาร์บอน 6 อะตอม เช่น กลูโคส กาแลกโทส ฟรักโทส

2.โอลิโกแซ็กคาไรด์
           ประกอบด้วยมอโนแซ็กคาไรด์ตั้งแต่ 2-10 โมเลกุลมาจับกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก (glycosidic bond)  โอลิโกแซ็กคาไรด์ที่ประกอบด้วยมอโนแซ็กคาไรด์ 2 โมเลกุล เรียกว่า ไดแซ็กคาไรด์ (disaccharide) ได้แก่ มอลโทส แลกโทส และซูโครส
              ซูโครส เป็นน้ำตาลที่ใช้ประกอบอาหารได้ทั่วไปในผลไม้ และพืชต่างๆ
ประกอบด้วยกลูโคส + ฟรักโทส
              มอลโทส พบในข้าวมอลท์  และเกิดจากการย่อยแป้ง  ประกอบด้วยกลูโคส + กลูโคส
              แลกโทส เป็นน้ำตาลในน้ำนม ประกอบด้วยกาแลกโทส + กลูโคส

3.พอลิแซ็กคาไรด์
           เป็นคาร์โบไฮเดรตโมเลกุลใหญ่ เกิดจากมอโนแซ็กคาไรด์ตั้งแต่ 11 - 1,000 โมเลกุล ต่อกันเป็นสายยาว
           เซลลูโลสเป็นสารอินทรีย์ที่มีมากที่สุดในโลก ทำหน้าที่เป็นโครงสร้างหลักของผนังเซลล์พืช
           แป้ง (starch)
                  เก็บสะสมในพืช มีโครงสร้างแบ่งเป็น 2 รูปแบบ คือ อะไมโลส (amylose) ประกอบด้วยกลูโคสเรียงต่อกันเป็นสายยาวไม่มีแขนงแตกกิ่งก้าน และอะไมโลเพกทิน (amylopectin) ประกอบด้วยกลูโคสเรียงตัวต่อกันเป็นสายยาวมีแขนงแตกกิ่งก้าน
           ไกลโคเจน (glycogen)

                   เก็บไว้ในเซลล์สัตว์ โครงสร้างของไกลโคเจนคล้ายอะไมโลเพกทินแต่แขนงของไกลโคเจนมีจำนวนแขนงมากกว่า



พอลิแซ็กคาไรด์บางชนิด เช่น ไคทิน (chitin) พบในเปลือกของพวก กุ้ง ปู
                                       เพกทิน (pectin) พบในผนังเซลล์พืช

เปลือกปูมีไคทิน

เปลือกส้มโอมีเพกทิน

  สารอินทรีย์เป็นสารที่มีธาุตุคาร์บอนและไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบหลัก  นอกจากนี้สารอินทรีย์อาจมีธาตุอื่นๆ  เช่น  ออกซิเจน  ไนโตรเจน  ฟอสฟอรัส  และกำมะถันเป็นองค์ประกอบอยู่ด้วย

   คาร์บอนมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 4 การยึดเหนี่ยวของอะตอมของคาร์บอนเกิดจากการสร้างพันธะโคเวเลนซ์ซึ่งอาจเป็นได้ทั้ง  พันธะเดี่ยว พันธะคู่ และพันธะสาม นอกจากจะสร้างพันธะโคเวเลนซ์กับอะตอมของคาร์บอนด้วยกันแล้ว  อะตอมของคาร์บอนอาจรวมกับอะตอมของไฮโดรเจน  ได้เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอน

อะตอมของธาตุคาร์บอนที่เกิดพันธะโคเวเลนซ์ที่เป็นพันธะเดี่ยว  พันธะคู่  และพันธะสาม

   อะตอมหรือกลุ่มของอะตอมที่แสดงสมบัติเฉพาะในโมเลกุลของสารอินทรีย์  เรียกว่า  หมู่ฟังก์ชั่น (functional group)

   สารอินทรีย์ที่พบในส่งมีชีวิตหลายชนิดเป็น สารชีวโมเลกุล (biomolecule) เช่น คาร์โบไฮเดรต โปรตีน ลิพิด กรดนิวคลิอิก และวิตามิน เป็นต้น

   สิ่งมีชีวิตต้องการแร่ธาตุซึ่งเป็นสารอนินทรีย์  เพื่อนำไปใช้เป็นส่วนประกอบของสารอินทรีย์  แร่ธาตุเหล่านี้เป็นสิ่งจำเป็นเพราะบางชนิดเป็นส่วนประกอบของเอนไซม์และโปรตีนต่างๆที่จำเป็นต่อการทำงานของร่างกาย  การขาดแร่ธาตุก่อให้เกิดความผิดปกติของการทำงาน

แร่ธาตุ	แหล่งอาหาร	หน้าที่/ประโยชน์	โรค/อาการเมื่อขาดแร่ธาตุ
แคลเซียม	เนื้อ นม ไข่ ปลากินได้ทั้งกระดูก กุ้งฝอย และผักสีเขียวเข้ม	1.เป็นส่วนประกอบที่สำคัญของกระดุกและฟัน 2.ควบคุมการทำงานของหัวใจกล้ามเนื้อและระบบประสาท 3.เป็นธาตุที่สำคัญช่วยในการแข็งตัวของเลือด	1.โรคกระดูกอ่อนและฟันผุ 2.เลือดออกง่ายและแข็งตัวช้า
ฟอสฟอรัส	เนื้อ นม ไข่ ปลากินได้ทั้งกระดูก กุ้งฝอย และผักต่างๆ	1.เป็นส่วนประกอบที่สำคัญของกระดูกและฟัน 2.ช่วยสร้างเอนไซม์ที่มีโปรตีนและคาร์โบไฮเดรต 3.ช่วยสร้างเซลล์สมองและประสาท	1.โรคกระดูกอ่อนและฟันผุ 2.การเจริญเติบโตช้า
โพแทสเซียม	เนื้อสัตว์ นม ไข่ งา ข้าว เห็ดผักสีเขียวและผลไม้บางชนิด	1.ควบคุมการทำงานของกล้ามเนื้อโดยเฉพาะกล้ามเนื้อหัวใจ 2.ควบคุมการทำงานของระบบประสาท 3.รักษาปริมาณน้ำในเซลล์ให้คงที่	1.ทำให้กล้ามเนื้ออ่อนเพลียและหัวใจวาย
กำมะถัน	เนื้อสัตว์นมไข่	1.สร้างโปรตีนในร่างกาย 2.สร้างกล้ามเนื้อส่วนต่างๆ	ยังไม่ทราบแน่ชัด
โซเดียม	เกลือแกง อาหารทะเล อาหารหมักดอง ไข่ นม เนย แข็ง  ผักสีเขียว	1.ควบคุมการทำงานของกล้ามเนื้อและระบบประสาท 2.รักษาปริมาณน้ำในเซลล์ให้คงที่ 3.รักษาความเป็นกรด - ด่างของร่างกายให้อยู่ในสภาพสมดุล	1.โรคประสาทเสื่อม 2.กล้ามเนื้ออ่อนเพลีย

แร่ธาตุ	แหล่งอาหารุ	หน้าที่  /  ประโยชน์	โรค / อาการเมื่อขาดแร่ธาต
เหล็ก	เนื้อสัตว์ ตับ เครื่องในสัตย์ ไข่แดง และผักสีเขียว	1.เป็นส่วนประกอบของเฮโมโกลบินในเม็ดเลือดแดง 2.เป็นส่วนประกอบของเอนไซม์ที่ทำหน้าที่ในการหายใจ	1.โรคโลหิตจาง 2.เล็บเปราะหักง่าย เส้นผมหลุดร่วงง่าย 3.อ่อนเพลีย ซึม
แมงกานีส	กระดูก ตับ สันหลัง ธัญญาพืช	กระตุ้นการทำงานของเอนไซม์	1.ทำให้เป็นอัมพาตได้ 2.อาการชักในเด็ก 3.เวียนศรีษะและไม่สามารถได้ยิน
ทองแดง	เรื่องในสัตว์ ไก่ หอยนางรม  พืชผักและผลไม	1.ช่วยในการดูดซึมธาตุเหล็ก 2.ช่วยสร้างเฮโมโกบิลในเม็ดเลือดแดง 3.เป็นส่วนประกอบของเอนไซม์บางชนิด	มักพบในทารกที่คลอดก่อนกำหนด และมีน้ำหนักแรกคลอดน้อยกว่า 1,500 กรัมจะเกิดภาวะโลหิตจาง อ่อนเพลีย หายใจผิดปกติ
ไอโอดีน	อาหารทะเล เกลือสมุทร เกลืออนามัย	1.เป็นส่วนประกอบของฮอร์โมนไทรอกซินที่อยู่ในต่อมไทรอยด์ป้องกันโรคคอพอก	1.โรคคอพอก 2.ร่างกายแคระแกร็น

แร่ธาตุ

   น้ำเป็นสารประกอบที่พบมากในสิ่งมีชีวิต  น้ำประกอบด้วยอะตอมของไฮโดรเจนและออกซิเจนมีสูตรเป็น H2O  อะตอมของไฮโดรเจนและออกซิเจนยึดเหนี่ยวกันด้วยพันธะโคเวเลนซ์ (covelent bond) ซึ่งเกิดจากการใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน  อิเล็กตรอนวงนอกของอะตอมออกซิเจนยังมีเหลืออีก 4 อิเล็กตรอน ที่ยังไม่ได้ยึดเหนี่ยวกับอะตอมของธาตุอื่น  จึงทำให้อะตอมของออกซิเจนแสดงประจุลบ  และอะตอมของไฮโดรเจนทั้ง 2 อะตอม แสดงประจุบวกทำให้โมเลกุลของน้ำเป็นโมเลกุลที่มีขั้ว (polar)

   น้ำยังมีสมบัติเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้องซึ่งเกิดจากการยึดเหนี่ยวด้วยพันธะไฮโดรเจน (hydrogen bond) ระหว่างอะตอมของออกซิเจนกับอะตอมของไฮโดรเจนของน้ำแต่ละโมเลกุล พันธะไฮโดรเจนเป็นพันธะที่ไม่แข็งแรงเท่าพันธะโคเวเลนซ์

   สารที่มีสมบัติละลายน้ำได้ดี   เรียกว่า ไฮโดรฟิลิก(hydrophilic) หมายถึง ชอบน้ำ
   สารที่มีสมบัติไม่ละลายในน้ำ  เรียกว่า ไฮโดรโฟบิก(hydrophobic) หมายถึง ไม่ชอบน้ำ

โมเลกุลของน้ำ

  สารอินทรีย์ที่เป็นองค์ประกอบของเซลล์ของสิ่งมีชีวิตหลายชนิด สารบางอย่างมีปริมาณมาก บางอย่างมีปริมาณน้อย แต่ล้วนมีความสำคัญต่อการดำรงชีวิตของเซลล์

สารอนินทรีย์ที่จะได้ศึกษากันมี 2 ชนิด ได้แก่
 - น้ำ
 - แร่ธาตุ

ซึ่งสามารถติดตามรายละเอียดได้จากบทความต่อๆไป

น้ำ

แร่ธาตุ

   ปัญหา(problem) มักเกิดจากการสงสัยที่ได้จากการสังเกตปรากฎการณ์และการศึกษาข้อเท็จจริงต่างๆที่เกิดขึ้น
   สมมติฐาน(hypothesis) คือการตั้งคำถามจากสิ่งที่สังเกต และพยายามคิดหาคำตอบที่อาจเป็นไปได้
   แอลเบิร์ต  ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) นักวิทยาศาสตร์คนสำคัญของโลกได้กล่าวไว้ว่า
"การตั้งปัญหาย่อมสำคัญกว่าการแก้ปัญหา"  เพราะการแก้ปัญหาอาศัยเพียงทักษะทางคณิตศาสตร์และการทดลองเท่านั้นส่วนการตั้งปัญหาใหม่ๆ และการกำหนดแนวทางที่อาจเป็นไปได้จากปัญหาเก่าๆ ในทักษะใหม่ย่อมต้องอาศัยความคิดสร้างสรรค์ ซึ่งถือว่าเป็นความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์อย่างแท้จริง

Albert Einstein

   การศึกษาชีววิทยาเป็นการศึกษาเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตดังนั้นการนำความรู้ทางชีววิทยาไปใช้  ย่อมส่งผลต่อสิ่งมีชีวิตโดยตรง  จึงต้องคำนึงถึงจริยธรรม  เช่น การใช้สัตว์ทดลอง จะต้องหลีกเลี่ยงการทรมานสัตว์ตามข้อกำหนดในจรรยาบรรณการใช้สัตว์ทดลอง  โดยผู้ใช้สัตว์ทดลองจะต้องตระหนักถึงคุณค่าของสัตว์ และตระหนักว่าสัตว์เป็นสิ่งมีชีวิตเดียวกับมนุษย์

การใช้สัตว์ทดลองทางวิทยาศาสตร์

   ในการดำรงชีวิตของมนุษย์ เช่น การดูแลสุขภาพของร่างกาย การผลิตอาหาร การประกอบอาชีพ ล้วนมีความเกี่ยวข้องกับชีววิยาทั้งสิ้น  นักวิชาการซึ่งเป็นผู้เชี่ยวชาญแต่ละสาขาได้ใช้กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ในการศึกษาวิจัยเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิต  จึงทำให้ได้พันธุ์ของสิ่งมีชีวิตหรือผลผลิตตามความต้องการ

สัตว์ที่เกิดจากการโคลน

   ชีววิทยา (biology) เป็นวิชาที่ศึกษาเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิต  ซึ่งประกอบด้วยส่วนที่เป็นความรู้และส่วนที่เป็นกระบวนการค้นหาความรู้  ชีววิทยามาจากคำว่า ชีวะ (bios ภาษากรีก แปลว่า ชีวิต) และวิทยา (logos ภาษากรีก แปลว่า ความคิดและเหตุผล) เนื่องจากสิ่งมีชีวิตมีอยู่เป็นจำนวนมากและมีความหลายหลายทั้งชนิดและจำนวน  ชีววิทยาจึงแยกออกเป็นสาขาวิชาย่อยได้หลายแขนง

ตัวอย่างแขนงวิชาต่างๆในสาขาชีววิทยา

   สิ่งมีชีวิตแม้จะประกอบด้วยเซลล์เดียวก็มีการจัดระบบ (organization) หน้าที่ในการทำงานของโครงสร้างต่างๆ ภายในเซลล์  สิ่งมีชีวิตที่มีหลายเซลล์ก็มีการจัดระบบภายในร่างกายและมีการทำงานร่วมกัน

โครงสร้างของสิ่งมีชีวิต

   สิ่งมีชีวิตจะมีลักษณะจำเพาะ  อาจสังเกตได้จากลักษณะภายนอก  เช่น รูปร่าง ขนาด ความสูง สีผิว ลักษณะ เส้นขน จำนวนขา ลักษณะพื้นผิวที่เรียบ หรือขรุขระ หรือมีความมัน ลักษณะเขา เป็นต้น ลักษณะบางอย่างต้องตรวจสอบด้วยการชิมรส การดมกลิ่น เป็นต้น

   สิ่งมีชีวิตบาชนิดถึงแม้จะมีขนาดเล็กมากแต่ก็มีลักษณะจำเพาะ

ปลาพันธุ์ต่างๆที่มีลักษณะต่างกัน

   จากการนำสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวมาใส่ในสารละลายที่ความเข้มข้นต่ำกว่าสารละลายภายในเซลล์  พบว่าโครงสร้างภายในเซลล์  ที่เรียกว่า คอนแทร็กไทล์แวคิวโอล (contractile  vacuole) มีการเปลี่ยนแปลงทั้งขนาดและรูปร่าง

   คอนแทร็กไทล์แวคิวโอลจะเปลี่ยนแปลงขนาดและรูปร่างเนื่องจากสารละลายในสภาพแวดล้อมภายนอกเซลล์มีความเข้มข้นน้อยกว่าสารละลายภายในเซลล์  จึงเกิดการออสโมซิสของน้ำจากภายนอกเข้าสู่ภายในเซลล์ตลอดเวลา  และถ้าน้ำเข้าไปในเซลล์มากขึ้นเซลล์จะขยายขนาดจนอาจทำให้เซลล์แตก  พารามีเซียมจึงต้องมีกลไกเพื่อรักษาสมดุลของน้ำและสารละลายระหว่างสภาพแวดล้อมภายนอกและภายในเซลล์

คอนแทร็กไทล์แวคิวโอล