Biyoloji ya da dirim bilimi, yaşamın bilimsel olarak incelenmesidir. Geniş bir kapsama sahip bir doğa bilimidir ancak onu tek ve tutarlı bir alan olarak birbirine bağlayan birkaç birleştirici teması vardır. Örneğin, tüm organizmalar, gelecek nesillere aktarılabilen genlerde kodlanmış kalıtsal bilgileri işleyen hücrelerden oluşur. Bir diğer ana tema ise yaşamın birliğini ve çeşitliliğini açıklayan evrimdir. Enerji işleme, organizmaların hareket etmesine, büyümesine ve çoğalmasına izin verdiği için yaşam için de önemlidir. Son olarak, tüm organizmalar kendi iç ortamlarını düzenleyebilmektedir.
Bakteri (İngilizce telaffuz: [bækˈtɪəriə] (
dinle); tekil isim: bacterium), tek hücreli mikroorganizma grubudur. Tipik olarak birkaç mikrometre uzunluğunda olan bakterilerin çeşitli şekilleri vardır, kimi küresel, kimi spiral şekilli, kimi çubuksu, kimi virgül şeklinde olabilir. Yeryüzündeki her ortamda bakteriler mevcuttur. Toprakta, deniz suyunda, okyanusun derinliklerinde, yer kabuğunda, deride, hayvanların bağırsaklarında, asitli sıcak su kaynaklarında, radyoaktif atıklarda büyüyebilen tipleri vardır. Tipik olarak bir gram toprakta bulunan bakteri hücrelerinin sayısı 40 milyon, bir mililitre tatlı suda ise bir milyondur; toplu olarak dünyada beş nonilyon (5×1030) bakteri bulunmaktadır, bunlar dünyadaki biyokütlenin çoğunu oluşturur. Bakteriler gıdaların geri dönüşümü için hayati bir öneme sahiptirler ve gıda döngülerindeki çoğu önemli adım, atmosferden azot fiksasyonu gibi, bakterilere bağlıdır. Ancak bu bakterilerin çoğu henüz tanımlanmamıştır ve bakteri şubelerinin sadece yaklaşık yarısı laboratuvarda kültürlenebilen türlere sahiptir. Bakterilerin araştırıldığı bilim bakteriyolojidir, bu, mikrobiyolojinin bir dalıdır.
Bir ototrof, karbondioksit gibi basit maddelerden karbon kullanarak, genellikle ışıktan (fotosentez) veya inorganik kimyasal reaksiyonlardan (kemosentez) gelen enerjiyi kullanarak karmaşık organik bileşikler üreten bir organizmadır. Abiyotik bir enerji kaynağını organik bileşiklerde depolanan ve diğer organizmalar tarafından kullanılabilen enerjiye dönüştürürler. Ototroflar canlı bir karbon veya enerji kaynağına ihtiyaç duymazlar ve karadaki bitkiler veya sudaki algler gibi bir besin zincirindeki üreticilerdir. Ototroflar karbondioksiti indirgeyerek biyosentez için organik bileşikler ve depolanmış kimyasal yakıt yapabilirler. Çoğu ototrof indirgeyici madde olarak su kullanır, ancak bazıları hidrojen sülfür gibi diğer hidrojen bileşiklerini de kullanabilir.
Hücre bir canlının yapısal ve işlevsel özellikler gösterebilen en küçük birimidir. Hücre kelimesi, ; Latince küçük odacık anlamına gelen "cellula" kelimesinden Robert Hooke tarafından türetilmiştir. Hücrenin içerisinde "Solunum, Boşaltım, Beslenme, Sindirim" gibi yaşamsal faaliyetler gerçekleşir.
Kloroplast, fotosentezin gerçekleştiği sitoplazmik organeldir. Bitkilerin sadece yeşil kısımlarında bulunur. Bitkide besin ve oksijen üretilmesini sağlar. Genellikle yeşil renkli olduğu için bitkilerin çoğunun yeşil renkli olmasının temel sebebidir. Güneş enerjisini moleküler bağlar halinde saklayabilen tek yapı kloroplastlardır ve senede bu yolla dünyada 200 milyar ton organik madde üretilmektedir. Fotosentez yapma yeteneği kazanmış bir çekirdeksiz ve organelsiz ilkin hücre ve heterotrof (adrıbeslek) canlıların içerisine girerek simbiyoz yaşama uymuş bu şekilde kloroplastları meydana getirmiştir. Yani mavi algler kloroplastların evrimsel olarak atasıdır.
Beslenme, canlılığın gereklerini yerine getirmek için gerekli olan maddeleri, canlı dışı ortamdan edinme faaliyetine verilen isimdir.
Protistler, ayrışık (heterojen) bir canlı grubudur ve hayvan, bitki ya da mantar olarak değerlendirilemeyen ökaryot canlılardan oluşur. Protistler bilimsel sınıflandırma açısından âlem olarak değerlendirilse de tek soylu (monophyletic) değil, kısmi soylu (paraphyletic) bir gruptur. Protistler içinde değerlendirilen canlıların da görece basit yapılı ya da ileri düzeyde özelleşmiş dokuları olmayan olmak dışında ortak özellikleri pek yoktur.
Ökaryotlar, hücrelerinde bir çekirdek ve –genellikle– organeller içeren bir canlılar grubu olup, bilimsel sınıflandırmada arkeler ve bakterilerle beraber tüm canlıları kapsayan üç ana gruptan biridir.
Virüs, sadece canlı hücreleri enfekte edebilen ve böylece replike olabilen mikroskobik enfeksiyon etkenleri. Virüsler; hayvanlardan ve bitkilerden, bakterilerin ve arkelerin de içinde bulunduğu mikroorganizmalara kadar her türlü canlı şekillerine bulaşabilirler.
Su yosunları ya da algler, sucul fotosentetik ökaryotları tanımlamak için kullanılan ve birbirleriyle akraba olmayan çeşitli grupları içine alan resmî olmayan bir terimdir. Grup, Chlorella gibi tek hücreli mikroalglerden, kelp gibi çok hücreli ve makroskopik kahverengi alglere kadar çeşitli farklı şubeden canlıyı kapsar. Mavi-yeşil algler olarak da adlandırılan siyanobakteriler gibi prokaryotlar, genellikle alg olarak nitelendirilmezler. Ayrıca yosun tanımı çoğunlukla su yosunları için kullanılsa da; yosunlar, kara yosunları ve su yosunlarını kapsayan genel bir terimdir.
Bir mikroorganizma veya mikrop mikroskobik bir organizmadır. Mikroorganizmaları inceleyen, Anton van Leeuwenhoek'un kendi tasarımı olan bir mikroskop kullanarak 1675'te mikroorganizmaları keşfetmesi ile başlayan bilim dalına mikrobiyoloji denir.
Chlamydomonas reinhardtii iki kamçı ile yüzen, çap olarak yaklaşık 10 mikrometre boyutunda olan tek hücreli bir yeşil algdir. Geniş kupa şeklinde kloroplast, geniş bir pirenoit, ışığı algılayan bir kuşgözü ve zengin hidroksiprolin glikoproteinlerden oluşan bir hücre duvarına sahiptir. Dünya çapında toprak ve tatlı suda fazlaca bulunmasına rağmen, C. reinhardtii öncelikle biyolojinin birçok alt alanında model organizma olarak kullanılmaktadır. Aydınlatıldığında, organik karbon ve kimyasal enerji olmadan büyüyebilir ve bunlar sağlandığında karanlıkta da büyüyebilir. C. reinhardtii ayrıca biyofarmasötik ve biyoyakıt alanlarında bir hidrojen kaynağı olarak da kullanılmaktadır.
Fototroflar (Yunanca: φῶς, φωτός = ışık, τροϕή = beslenme) karmaşık organik bileşikler (karbonhidratlar gibi) üretmek ve bundan enerji elde etmek için foton yakalayan organizmalardır. Hücresel çeşitli metabolik süreçleri gerçekleştirmek için ışıktan gelen enerjiyi kullanırlar. Fototrofların zorunlu olarak fotosentetik olduğu yaygın bir yanılgıdır. Hepsi olmasa da birçok fototrof sıklıkla fotosentez yapar: karbon dioksiti yapısal olarak, fonksiyonel olarak veya daha sonraki katabolik süreçler için bir kaynak olarak (örneğin nişasta, şeker ve yağ şeklinde) kullanılmak üzere anabolik olarak organik maddeye dönüştürürler. Tüm fototroflar, hücrenin moleküler enerji birimini(ATP) oluşturmak adına ATP sentaz tarafından kullanılan elektrokimyasal bir devinim oluşturmak için elektron taşıma sistemini veya doğrudan proton pompalamayı kullanır. Fototroflar, ototrof ya da heterotrof olabilir. Elektron ve hidrojenin kaynağı inorganik bileşikler ise (örn. Na2S2O3, bazı mor kükürt bakterilerinde olduğu gibi veya H2S, bazı yeşil kükürt bakterilerinde olduğu gibi) bunlara litotroflar da denebilir ve bu nedenle bazı fotoototroflara fotoliotoototroflar da denir. Fototrof organizmalarına örnekler: Rhodobacter capsulatus, Chromatium, Chlorobium vb.
Viridiplantae, yaklaşık 450.000-500.000 tür içeren ve hem karasal hem de sucul ekosistemlerde önemli roller oynayan ökaryotik canlılar grubudur. Öncelikle sucul olan yeşil algler ve içlerinden çıkan kara bitkilerinden oluşurlar. Yeşil algler, geleneksel sınıflandırmada kara bitkilerini içermez ve bu da yeşil algleri parafiletik bir grup yapar. Kara bitkilerinin yeşil alglerin içinden çıktığının anlaşılmasından bu yana, bazı yazarlar bitkileri de yeşil alglere atıyorlar. Hücre duvarlarında selüloz bulunan hücrelere ve klorofil a ve b içeren ve fikobilin içermeyen siyanobakterilerle endosimbiyozdan türetilen birincil kloroplastlara sahiptirler.
Bitkilerin evrimi, yaklaşık 500 milyon yıllık bir süreçtir. Siyanobakteriler milyarlarca yıl boyunca, sualtındaki kolonilerinde kalarak, baskın fotosentetik yaşam formu oldu. 1,6 milyar yıldan fazla süre önce, ikinci bir fotosentetik organizmalar grubu belirdi: Algler. Algler ökaryottur; yani hücrelerinin içinde "organel" adı verilen özelleşmiş yapılar vardır. Kloroplast adı verilen organel, tüm alglerde ve kara bitkilerinde bulunur. Hücrede fotosentezin gerçekleştiği yer bu organeldir. Kara bitkilerinin ilk ataları, yaklaşık 500 milyon yıl önce Charophyceae adlı yeşil alglerden evrimleşmişlerdir.
Hücrelerin evrimi, hücrelerin evrimsel kökenini ve daha sonraki evrimsel gelişimini ifade eder. Hücreler ilk olarak en az 3,8 milyar yıl önce, dünya oluştuktan yaklaşık 750 milyon yıl sonra ortaya çıktı.
Tek hücreli organizma olarak da bilinen tek hücreli canlı, birden fazla hücreden oluşan çok hücreli bir organizmanın aksine, tek bir hücreden oluşan bir organizmadır. Organizmalar iki genel kategoriye ayrılır: prokaryotik organizmalar ve ökaryotik organizmalar. Prokaryotların çoğu tek hücrelidir ve bakteri ve arkea olarak sınıflandırılır. Birçok ökaryot çok hücrelidir, ancak protozoa, tek hücreli algler ve tek hücreli mantarlar gibi bazıları tek hücrelidir. Tek hücreli organizmaların yaşamın en eski formu olduğu düşünülmektedir; ilk protoseller muhtemelen 3.8-4.0 milyar yıl önce ortaya çıkmıştır.
Elysia chlorotica, küçük ila orta boy bir yeşil deniz salyangozu türüdür. Özsuyu emen deniz salyangozları olan Sacoglossa soyunun bir üyesidir. Bu grubun bazı üyeleri, kleptoplasti olarak bilinen bir olay olan fotosentez için yedikleri alglerdeki kloroplastları kullanır. Deniz algi Vaucheria litorea'nın kloroplastları ile hücre altı endosimbiyotik bir ilişki içinde yaşar. Fotosentez yapabilen bilinen tek hayvandır.
Chromista, Plastit adı verilen fotosentetik organellerinde benzer özellikleri paylaşan tek ve çok hücreli ökaryotik türlerden oluşan, görünüşte polifilik ileri sürülen biyolojik bir alemdir. Bazı algler, diyatomlar, oomycetes ve protozoanlar gibi plastidleri klorofil içeren tüm protistayı içerir. Üyeleri muhtemelen son ökaryotik ortak atadan ayrı evrimsel gruplar olarak bağımsız olarak ortaya çıktı. O atada zaten kırmızı alg kökenli kloroplastlara sahip olduğu varsayıldığından, fotosentetik olmayan formlar, fotosentez yapabilen atalardan evrimleşmiştir. Plastidleri dört zarla çevrilidir ve tek bir endosimbiyoz olayıyla kırmızı bir algden elde edildiğine inanılır.
Biyoloji - Yaşamı inceleyen doğa bilimi. Odaklandığı alanlar arasında yapı, işlev, büyüme, köken, evrim, dağılım ve taksonomi yer alır.
