TOPICS1. Obtaining and

digesting of food (Digestive system)2. Gas exchange:

breathing system (Respiratory system) 3. Internal transport (Circulatory system)4. Immune system5. The control of

internal environment6. Chemical control (Endocrine system)7. Nervous system and

the sense8. Animal locomotion

2. GAS EXCHANGE: BREATHING SYSTEM

(RESPIRATORY SYSTEM) Respiration or gas exchange

(การหายใจ): การแลกเปลยนแกสกบสงแวดลอมโดยการนำาO2เขาสรางกายและนำาCO2ออกนอกรางกาย

Cellular respiration (การหายใจระดบเซลล): กระบวนการสรางพลงงานในรปของATP จากกลโคสหรอสารอาหารอน

Partial pressure-Atmospheric pressure เปนแรงดนบรรยากาศทระดบนำ)าทะเล ทสามารถดนใหปรอทในแทงแกวเคลอนทข)นไปไดสง 760 มม.-Partial pressure เปนการคำานวณคาแรงดนบรรยากาศของแกสแตละชนดจาก atmospheric pressure เชน O2 มปรมาณเทากบ 21% ของอากาศท)งหมด จงมคา partial pressure (PO2) = 0.21X760 = 160 mmHg

-ยงสงจากระดบนำ)าทะเลมาก PO2 ยงตำา

อวยวะแลกเปลยนแกส (respiratory organ)บรเวณแลกเปลยนแกส(respiratory surface)ตอง 1)มผนงทบางและมเน)อทมาก 2)มความช)นอยตลอดเวลาจำาแนกอวยวะแลกเปลยนแกสเปน 4 ชนด คอ

1. เยอเซลล (wet body surface of small organism) :พบในสงมชวตเซลลเดยวเชน โปรโตซว หรอสงมชวตหลายเซลล เชน ฟองนำ)า cnidarians หนอนตวแบน

2. เหงอก (gill) :พบในสตวนำ)า เชน ดาวทะเล หนอนทะเล หอย กง ปลา3. ทอลม (tracheae) :เชน ในแมลง

4. ปอด (lung) :พบในสตวบก เชน แมงมม หอยทากบก และสตวมกระดกสนหลง

1. เยอเซลล (wet body surface of small organism)-ในพวก prokaryotes, fungi, sponges และ หนอนตวแบนขนาดเลก สามารถแลกเปลยน แกสกบสงแวดลอมไดโดยตรงโดยการแพร (diffusion)

- อตราเรวในการแพรของแกสระหวาง respiratory surface และสงแวดลอมจะแปรผน ตาม surface area แตแปรผกผนกบระยะทาง ยกกำาลงสอง

-ดงน)น respiratory surface จะบางและกวาง

2. เหงอก (gill) Respiratory medium เปนนำ)าขอด: ทำาใหไมตองระวงเกยวกบ การรกษาความช)นให respiratory surface

ขอเสย: ปรมาณ O2ในนำ)าตำากวา ในอากาศ โดยเฉพาะอยาง ยงในสภาวะทนำ)าเคมและอน

ดงน)นเหงอกจงตองมวธการดงเอาO2 ออกมาจากนำ)าใหได มากทสด เชน ใหนำ)าผานเหงอกตลอดเวลา,จดเรยงเสนเลอดฝอยใหเลอดไหลสวนทางกบกระแสนำ)า

เหงอกปลา (fish gill)-นำ)าไหลผานเหงอกโดย ผานเขาทางปาก ชองในคอหอย เหงอก และออกนอกตวปลา-เนองจากนำ)ามปรมาณ O2 ตำา เพอใหสามารถดงเอา O2 ออกมาจากนำ)าไดมาก เหงอกจงมการจดเรยงเสนเลอดฝอยใหมทศทางการไหลของเลอดสวนทางกบ กระแสนำ)า เรยก countercurrent exchange

countercurrent exchange

-countercurrent exchange เปนวธการขนสง O2จากนำ)าสกระแสเลอดอยางมประสทธภาพ-ขณะทเลอดเคลอนผานเหงอก ปรมาณ O2ในกระแสเลอดเพมข)น แตปรมาณ O2ในนำ)าจะสงกวาเสมอ ตาม diffusion gradient O2จะแพรเขาสกระแสเลอด

Respiratory medium เปนอากาศขอด: 1. อากาศมปรมาณ O2 สงกวาในนำ)า (อากาศ = 21% นำ)า = 0.004%) 2. การแพรของ O2 และ CO2 ในอากาศเกดไดเรวกวาในนำ)า และใชพลงงาน นอยกวา

ขอเสย: 1. เนองจาก respiratory surface ทมเน)อทมากและช)น จงมกจะสญเสย นำ)าโดยการระเหยไดงาย

ดงน)นสตวบกจงตองพฒนาให respiratory surface มการพบไปมาอยภายในรางกายและเปดออกสบรรยากาศภายนอกทางทอเลก ๆ เทาน)น

การแลกเปลยนแกสในสตวบก

3. ทอลม (tracheae)

-tracheae มการแตกแขนงเปนทอเลก ๆ เรยก tracheoles ไปสมผสกบเซลลกลามเน)อโดยตรง-แมลงขนาดใหญหรอบนได ทตองการ O2ปรมาณมาก การหด-คลายตวของกลามเน)อขณะเคลอนไหวจะชวยในการขนสง O2

4. ปอด (lung)

การเดนทางของอากาศจากจมกสปอด

ในปอดท)ง 2 ขางม alveoli 300 ลานอนพ)นทท)งหมดของ alveoli = 100 ตรม .(1/2 ของสนามเทนนส)

พบในแมงมม, หอยบก และสตวมกระดกสนหลง

-ปรมาตรของอากาศทคนเราหายใจเขา-ออกในแตละคร)งมปรมาตร 500 มล. เรยกวา tidal volume

-ปรมาตรของอากาศในปอดทหายใจเขา-ออกมากทสด(maximum tidal volume) เรยกวา vital capacity; 3.4 ลตร ในผหญง และ 4.8 ลตรในผชาย

-ปรมาตรของอากาศทเหลออยในปอดหลงหายใจออกมากทสดเรยก residual volume

-ปอดจะมถงหม 2 ช)น ช)นในยดตดกบปอดช)นนอกยดตดกบผนงทรวงอก-ชองวางระหวางถงท)ง 2 ช)นมของเหลวบรรจอย (surfactant)

TOPICS1. Obtaining and

digesting of food (1.5 ชม.)

(Digestive system)2. Gas exchange:

breathing system (1.5 ชม.)

(Respiratory system) 3. Internal transport (2

ชม.) (Circulatory system)4. Immune system (1.5

ชม.)5. The control of

internal environment (1 ชม.)

6. Chemical control (1.5 ชม.)

(Endocrine system)7. Nervous system and

the sense (2 ชม.)8. Animal locomotion (1

ชม.)

-เปนแบบ negative pressure breathing ซงเปนการดดอากาศเขาไปในปอด-การหดตวของกลามเน)อซโครงทำาให ชองอกขยาย การหดของdiaphragm ทำาใหมลกษณะคลายลกสบ-air pressureในalveoli ตำากวาภายนอก-อากาศจากภายนอกถกดงเขาปอด

การหายใจโดยใชปอดในคน

การหายใจโดยใชปอดในกบ-เปนแบบpositive pressure breathing

-ในการหายใจเขา กบจะดงอากาศ เขามาทางรจมก (nostril) จากน)นจะ ปดรจมกและปาก และกลนอากาศ เขาไปในหลอดลม

-ในการหายใจออก มการหดตวของ ปอดและกลามเน)อรางกายเพอดน อากาศออก

การหายใจโดยใชปอดในนก-นกยงมถงลม (air sac) 8-9 ถง ททำาหนาทคลายลกสบในการผลกอากาศเขาสปอด

-อากาศจะเคลอนผานปอดในในทางเดยวไมวาจะเปนการหายใจเขาหรอออก -การแลกเปลยนแกสจะเกดในทอปลายเปดเลก ๆ เรยก parabronchi

-ทศทางการไหลของอากาศกบการไหลของเลอดเปนแบบ modified countercurrent จงทำาใหการแลกเปลยนแกสในนกมประสทธภาพสง

Respiratory pigment1.Hemoglobin พบทเมดเลอดแดง

2.Myoglobin พบทกลามเน)อ

-เนองจาก O2 ละลายในนำ)า(plasma)ไดนอย จงตองม respiratory pigment ชวยขนยาย O2

-การจบของ Hb กบO2เปนแบบ reversible โดยจบกบ O2เมอ PO2สง(ทปอด) และปลอย O2เมอ PO2ตำา(ทcapillary)

-O2 จบกบ heme ของ Hb

-Mb ม affinity ในการจบกบ O2สงกวาHb, O2 จงเคลอนจาก Hb(ในเลอด ) ส Mb(กลามเน)อ)

-โครงสรางของmyoglobin(Mb) จะคลายกบ globin ของ Hb กลามเน)อทม Mb มาก จงมสแดง

-เมอสตวมกจกรรมมาก O2จากเลอดไมพอไปเล)ยงกลาม เน)อ PO2 ตำากวา 20 mmHg Mb จะปลอย O2

Oxygen dissociation curve

dissociation = HbO2 Hb + O2 -Oxygen dissociation curve เปน S-shape: ยง PO2 ตำา ยงปลอย O2

ไดมาก(หรอจบกบO2)ลดลง

-fetal Hb ม affinity ตอ O2 สงกวา maternal Hb: กราฟเลอนไปทางซาย

Oxygen dissociation curve

dissociation = HbO2 Hb + O2 -Oxygen dissociation curve เปน S-shape: ยง PO2 ตำา ยงปลอย O2

ไดมาก(หรอจบกบO2)ลดลง

-fetal Hb ม affinity ตอ O2 สงกวา maternal Hb: กราฟเลอนไปทางซาย

PO2 ลดลง 60 ปลอย O2 30 PO2

ลดลง 30 ปลอย O2 55

ปจจยทมผลตอการจบ (affinity) ของ Hb กบ O21. คาความเปนกรด-ดางของเลอด (blood pH) 2. อณหภมของเลอด

(blood temperature)

3. คารบอนมอนอกไซด (carbon monoxide)

Bohr effect กราฟเลอนไปทางขวาCO2 มาก , เลอดเปนกรดมาก- อณหภมสง O2 affinity ลดลง

-CO ม affinity ตอ heme มากกวา O2 Hb ทจบกบ CO และ O2จะไมปลอย O2

การขนสง CO2 ออกนอกรางกาย (carbon dioxide transport)

CO2 เขาสเซลลO2 ออกจากเซลล

O2 เขาสเซลลCO2 ออกจากเซลล

การควบคมการหายใจ (control of breathing)

การปรบตวของสตวตอสภาวะทม O2 ตำา (oxygen-poor environment)