โครงสร้างในการแลกเปลี่ยนแก๊สในคน

ครูไวยุ์

    อวัยวะสำหรับการหายใจ (Respiratory organ) ของสิ่งมีชีวิตโดยทั่วไปอาจสรุปในเบื้องต้นได้ว่า สัตว์ที่ดำรงชีวิตอยู่บนบกจะใช้หลอดลม (trachea) ใช้ปอด (lung) พวกที่ใช้หลอดลมจะเป็นพวกแมลงต่างๆ เป็นส่วนมาก พวกที่ใช้ปอดจะเป็นสัตว์เลื้อยคลาน นก สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

ภาพ 1 อวัยวะในระบบแลกเปลี่ยนแก๊ส

(http://simple.wikipedia.org/wiki/Respiratory_system)

   รูจมูก (nostril, naris) คือ รูที่เป็นทางผ่านเข้าออกของอากาศเข้าสู่โพรงจมูก จากนั้นอากาศจะถูกส่งผ่านเข้าไปยังหลอดลมและเข้าสู่ปอดเพื่อทำการแลกเปลี่ยนแก๊ส นอกจากอากาศแล้ว รูจมูกยังเป็นทางออกของน้ำมูกหรือเศษอาหารที่เกิดจากการสำลักอีกด้วย สำหรับมนุษย์ รูจมูกที่มองเห็นจากภายนอกหรืออยู่บริเวณด้านนอกของจมูกนั้น เรียกว่า รูจมูกด้านหน้า (anterior nares) ซึ่งรูจมูกทั้งสองรูถูกแบ่งออกจากกันโดยผนังกั้นโพรงจมูก (nasal septum) ส่วนรูจมูกภายในหรือรูจมูกด้านหลังจะอยู่ด้านในศีรษะ เรียกว่า choanae

ภาพ 2 จมูกและโพรงจมูก

(http://www2.bc.cc.ca.us/bio16/22_Respinfections.htm)

    ผนังกั้นโพรงจมูก หรือ ผนังกั้นจมูก (nasal septum) คือส่วนที่แบ่งรูจมูกด้านหน้าซึ่งเป็นทางผ่านของอากาศไปยังปอดออกเป็นรูจมูกข้างซ้ายและรูจมูกข้างขวา ผนังกั้นโพรงจมูกประกอบด้วยกระดูกหลายชิ้น นอกจากนี้ยังมีหลอดเลือดมาเลี้ยง ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของเลือดกำเดาไหลอีกด้วย

ภาพ 3 ผนังกั้นโพรงจมูก

(http://www.drpaulose.com/surgery/nasal-septal-deviation-how-to-correct-it)

   คอหอย (Pharynx) : อยู่ต่อจากส่วนท้ายของ nasal cavities เป็นทางรวมก่อนที่จะแยกเป็นทางเดินอาหาร และทางเดินหายใจ สิ่งที่เปิดเข้าสู่บริเวณ pharynx ได้แก่ posterior nares 1 คู่, Eustachian tube 1 คู่, ช่องปาก, glottis และ esophagus ทางออกจากหลอดคอเข้าสู่ทางเดินหายใจ คือ glottis และมีส่วนต่อด้วย larynx เป็นอวัยวะที่สร้างเสียง เกิดจากการควบคุมทางเดินอากาศ ซึ่งอากาศที่ผ่านเข้าจะทำให้มีการสั่นของเส้นเสียงใน larynx สำหรับในนกจะมี syrinx เป็นอวัยวะสร้างเสียง โดย syrinx จะอยู่ในตำแหน่งที่ trachea แยกออกเป็น bronchi

ภาพ 4 คอหอย (Pharynx)

(http://www.as.miami.edu/chemistry/)

    หลอดลม (trachea) : เป็นส่วนที่ต่ออกมาจากหลอดเสียง ยาวลงไปในทรวงอก ลักษณะรูปร่างของหลอดลมเป็นหลอดกลมๆ ประกอบด้วยกระดูกอ่อนรูปวงแหวน หรือรูปตัว U ซึ่งมีอยู่ 20 ชิ้น วางอยู่ทางด้านหลังของหลอดลม ช่องว่าง ระหว่างกระดูกอ่อนรูปตัว U ที่วางเรียงต่อกันมีเนื้อเยื่อและกล้ามเนื้อเรียบมายึดติดกัน การที่หลอดลมมีกระดูกอ่อนจึงทำให้เปิดอยู่ตลอดเวลา ไม่มีโอกาสที่จะแฟบเข้าหากันได้โดยแรงดันจากภายนอก จึงรับประกันได้ว่าอากาศเข้าได้ตลอดเวลา หลอดลม ส่วนที่ตรงกับกระดูกสันหลังช่วงอกแตกแขนงออกเป็นหลอดลมแขนงใหญ่ (Bronchi) ข้างซ้ายและขวา เมื่อเข้าสู่ปอดก็แตกแขนงเป็นหลอดลมเล็กในปอดหรือที่เรียกว่า หลอดลมฝอย (Bronchiole) และไปสุดที่ถุงลม (Aveolus) ซึ่งเป็นการที่อากาศอยู่ ใกล้กับเลือดในปอดมากที่สุด จึงเป็นบริเวณแลกเปลี่ยนก๊าซออกซิเจน กับคาร์บอนไดออกไซด์

ภาพ 5 หลอดลม (trachea)

(http://www.newhealthguide.org/Trachea-Function.html)

   หลอดลมเล็กหรือขั้วปอด ( bronchus) : เป็นส่วนที่แตกแขนงแยกจากหลอดลม แบ่งออกเป็น 2 กิ่งคือซ้ายหรือขวา โดยกิ่งซ้ายจะเข้าสู่ปอดซ้าย และกิ่งขวาแยกเข้าปอดขวาพร้อม ๆ กับเส้นเลือดและเส้นประสาท

   หลอดลมฝอย (bronchiole) : แบ่งออกเป็น 2 ส่วนคือ

     1. หลอดลมฝอยเทอร์มินอล (terminal bronchiole) เป็นท่อที่แยกออกจากหลอดลมแขนงมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5-1 มิลลิเมตร พบกล้ามเนื้อเรียบและเยื่ออิลาสติกไฟเบอร์ (elastic fiber)เป็นองค์ประกอบของผนังหลอดลมฝอยเทอร์มินอล แต่ไม่พบโครงสร้างที่เป็นกระดูกอ่อน

    2. หลอดลมฝอยแลกเปลี่ยนแก๊ส (respiratory bronchiole) เป็นส่วนแรกที่มีการแลกเปลี่ยนแก๊ส เนื่องจากมีถุงลมย่อยมาเปิดเข้าที่ผนัง ซึ่งจะพบในส่วนที่อยู่ท้าย ๆ ซึ่งจะมีมากกว่าส่วนที่อยู่ติดกับหลอดลมฝอยเทอร์มินอล  

   ท่อลม (alveolar duct) : เป็นท่อส่วนสุดท้ายของส่วนที่มีการแลกเปลี่ยนแก๊ส (respiratory division) ซึ่งจะไปสิ้นสุดที่ถุงลม (alveolar sac) 

ภาพ 6 หลอดลมเล็กหรือขั้วปอด( bronchus)

(http://www.mwit.ac.th/)

   เยื่อหุ้มปอด (pleura) : เป็นเยื่อที่บางและละเอียดอ่อน เปียกชื้น และเป็นมันลื่น หุ้มผิวภายนอกของปอด เยื่อหุ้มนี้ ไม่เพียงคลุมปอดเท่านั้น ยังไปบุผิวหนังด้านในของทรวงอกอีก หรือกล่าวได้อีกอย่างหนึ่งว่า เยื่อหุ้มปอดซึ่งมี 2 ชั้น ระหว่าง 2 ชั้นนี้มี ของเหลวอยู่นิดหน่อย เพื่อลดแรงเสียดสี ระหว่างเยื่อหุ้มมีโพรงว่าง เรียกว่าช่องระหว่างเยื่อหุ้มปอด

ภาพ 7 เยื่อหุ้มปอด (pleura)

(http://www.beliefnet.com/healthandhealing/getcontent.aspx?cid=96788)

   ถุงลมและถุงลมย่อย (alveolus หรือ alveolar sac และ pulmonary alveoli) : ถุงลมเป็นช่องว่างที่มีถุงลมย่อยหลาย ๆ ถุงมาเปิดเข้าที่ช่องว่างอันนี้ ส่วนถุงลมย่อยมีลักษณะเป็นถุงหกเหลี่ยมมีเซลล์พิเศษหลั่งสารพวกฟอสโฟลิพิด (phospholipid) เรียกว่า เซอร์แฟกแทนท์ (surfactant) เข้าสู่ถุงลมย่อยเพื่อลดแรงตึงผิวของถุงลมย่อยไม่ให้ติดกัน เมื่อปอดแฟบเวลาหายใจออกผนังของถุงลมย่อยที่อยู่ติดกันจะรวมกันเป็นอินเตอร์อัลวีโอลาร์เซปทัม (interalveolar septum) ซึ่งมีเส้นเลือดฝอยอยู่ภายใน นอกจากนี้ยังมีรูซึ่งเป็นช่องติตต่อระหว่างถุงลมย่อยทำให้อากาศภายในถุงลมย่อยมีแรงดันเท่ากันทั้งปอด ทั้งถุงลมและถุงลมย่อยจะรวมเรียกว่า ถุงลมปอด ปอดแต่ละข้างจะมีถุงลมปอดประมาณ 300 ล้านถุง แต่ละถุงจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยประมาณ 0.25 เซนติเมตร คิดเป็นพื้นที่ทั้งหมดของการแลกเปลี่ยนแก๊สของถุงลมปอดทั้งสองข้างประมาณ 90 ตารางเมตรหรือคิดเป็น 40 เท่าของพื้นที่ผิวของร่างกาย การที่ปอดยืดหยุ่นได้ดีและขยายตัวได้มากและการมีพื้นที่ของถุงลมปอดมากมายขนาดนั้นจะทำให้ร่างกายได้รับแก๊สออกซิเจนอย่างเพียงพอและคายแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ได้เป็นอย่างดีอีกด้วยปอดของคนมีเส้นเลือดฝอยมาเลี้ยงอย่างมากมายจึงทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนแก๊สได้มากและรวดเร็วจนเป็นที่เพียงพอแก่ความต้องการของร่างกาย

ภาพ 8  ถุงลมและถุงลมย่อย (alveolus หรือ alveolar sac และ pulmonary alveoli)

(http://www.beliefnet.com/healthandhealing/getcontent.aspx?cid=96788)

อวัยวะแลกเปลี่ยนแก๊สและการแลกเปลี่ยนแก๊สในสัตว์บางชนิด

ครูไวยุ์


Respiration or gas exchange  (การหายใจ) : การแลกเปลี่ยนแก๊สกับสิ่งแวดล้อม โดยการนำ O2 เข้าสู่ร่างกายและนำ CO2 ออกนอกร่างกาย
Cellular respiration (การหายใจระดับเซลล์) : กระบวนการสร้างพลังงานในรูปของ ATP จากกลูโคสหรือสารอาหารอื่น

Figure 1 The respiratory surfae
(http://faculty.uca.edu/johnc/animal_structure_and_function.htm)

อวัยวะแลกเปลี่ยนแก๊ส (respiratory organ)

   - ลักษณะของบริเวณแลกเปลี่ยนแก๊ส (respiratory surface)

        1. มีผนังที่บางและมีเนื้อที่มาก  

        2. มีความชื้นอยู่ตลอดเวลา

จำแนกอวัยวะแลกเปลี่ยนแก๊สเป็น 4 ชนิด คือ

Figure 2  Gas exchange variations

(http://www.biologymad.com/GasExchange/GasExchange.htm)

1. เยื่อเซลล์ (wet body surface of small organism) 

  อะมีบาและพารามีเซียมเป็นโพรติสต์ที่อาศัยอยู่ในน้ำจะใช้เยื่อหุ้มเซลล์ในการแลกเปลี่ยนแก๊ส โดยการแพร่ (diffusion) ของแก๊สโดยตรง ส่วนในสัตว์หลายเซลล์ที่อาศัยอยู่ในน้ำ เช่น ฟองน้ำ ไฮดรา และพลานาเรียนั้น จะจัดให้ผิวด้านนอกหรือเซลล์ทุกเซลล์ในร่างกายสัมผัสกับน้ำ ทำให้ออกซิเจนเคลื่อนเข้าไปโดยการแพร่จากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง และต่อเนื่องกันไปตามลำดับจนถึงเซลล์ที่อยู่ด้านในสุด โดยเฉพาะพลานาเรียนั้นมีการปรับโครงสร้างให้ลำตัวแบน เพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวในการแลกเปลี่ยนแก๊ส และเนื้อเยื่อชั้นกลางมีเซลล์ที่เกาะกันอย่างหลวม ๆ เพื่อให้เกิดการแพร่เข้าสู่เนื้อเยื่อชั้นในได้เร็วขึ้น

ดังนั้น respiratory surface จะบางและกว้าง

Figure 3 respiratory surface

(http://www.studyblue.com/notes/note/n/chapter-27-diversity-of-eukaryotes/deck/1403112)

Figure 4 body surface

     สำหรับไส้เดือนดินเป็นสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่บนบก มีลำตัวกลม พื้นที่ผิวบางส่วนสัมผัสกับดิน ทำให้ พื้นที่ผิวในการแลกเปลี่ยนแก๊สน้อยลง ดังนั้น จึงต้องมีการปรับโครงสร้างเพื่อให้ทุกเซลล์ได้รับแก๊สอย่างทั่วถึง โดยจะใช้ผิวหนังที่บางและมีการขับสารเมือกออกมาเพื่อให้ผิวหนังชุ่มชื้นช่วยในการแลกเปลี่ยนแก๊ส และใช้ ระบบไหลเวียนเลือดช่วยในการลำเลียงแก๊สไปยังทั่วทุกเซลล์

Figure 5 Outer skin as a respiratory organ

2. เหงือก (gill) : Respiratory medium เป็นน้ำ

   ข้อดี : ทำให้ไม่ต้องระวังเกี่ยวกับการรักษาความชื้นให้ respiratory surface

   ข้อเสีย : ปริมาณ O2 ในน้ำต่ำกว่าในอากาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาวะที่น้ำเค็มและอุ่น

   ดังนั้นเหงือกจึงต้องมีวิธีการดึงเอา O2 ออกมาจากน้ำให้ได้มากที่สุด เช่นให้น้ำผ่านเหงือกตลอดเวลา จัดเรียงเส้นเลือดฝอยให้เลือดไหลสวนทางกับกระแสน้ำ

Figure 6 Out of the body surface

(http://faculty.uca.edu/johnc/animal_structure_and_function.htm)

   เหงือกปลา (fish gill)

    - น้ำไหลผ่านเหงือกโดย ผ่านเข้าทางปาก ช่องในคอหอย เหงือก และออกนอกตัวปลา 

    - เนื่องจากน้ำมีปริมาณ O₂ ต่ำ เพื่อให้สามารถดึงเอา O₂ ออกมาจากน้ำได้มาก

    - เหงือกจึงมีการจัดเรียงเส้นเลือดฝอยให้มีทิศทางการไหลของเลือดสวนทางกับกระแสน้ำ เรียก countercurrent exchange

Figure 7 Structure of fish gill
(http://www.quia.com/jg/1366108list.html)

Figure 8 Structure of fish gills.
(http://faculty.uca.edu/johnc/animal_structure_and_function.htm)

การแลกเปลี่ยนแก๊สในสัตว์บก : Respiratory medium เป็นอากาศ

ข้อดี :

1. อากาศมีปริมาณ O2 สูงกว่าในน้ำ (อากาศ = 21% น้ำ = 0.004%)

2. การแพร่ของ O2 และ CO2 ในอากาศเกิดได้เร็วกว่าในน้ำ และใช้

พลังงานน้อยกว่า

ข้อเสีย :

    1. เนื่องจาก respiratory surface ที่มีเนื้อที่มากและชื้น จึงมักจะสูญ

เสียน้ำโดยการระเหยได้ง่าย

    ดังนั้นสัตว์บกจึงต้องพัฒนาให้ respiratory surface มีการพับไปมาอยู่ภายในร่างกายและเปิดออกสู่บรรยากาศภายนอกทางท่อเล็ก ๆ เท่านั้น

3. ท่อลม (tracheae) มีการแตกแขนงเป็นท่อเล็ก ๆ เรียก tracheoles ไปสัมผัสกับเซลล์กล้ามเนื้อโดยตรง

   ระบบท่อลมประกอบด้วย รูเปิด (spiracle) ที่บริเวณส่วนอกและส่วนท้อง ท่อลม (trachea) ของแมลงจะแทรก กระจายเข้าสู่ทุกส่วนของร่างกายทำหน้าที่แลกเปลี่ยนแก๊ส ในขณะหายใจลาตัวของแมลงจะมีการ เคลื่อนไหวและขยับอยู่เสมอ ทำให้อากาศไหลเข้าทางรูเปิด (spiracle) และเข้าสู่ถุงลม (air sac) แล้วจึงผ่าน ไปตามท่อลมและท่อลมย่อย ซึ่งมีผนังบางทาให้เกิดการแลกเปลี่ยนแก๊สได้อย่างดี ดังนั้นระบบหมุนเวียน เลือดของแมลงจึงไม่ค่อยมีความสำคัญมากนัก เพราะเนื้อเยื่อได้รับแก๊สออกซิเจนจากท่อลมย่อยโดยตรงอยู่แล้ว

    แมลงขนาดใหญ่หรือบินได้ ที่ต้องการ O2 ปริมาณมาก การหด-คลายตัวของกล้ามเนื้อขณะเคลื่อนไหวจะช่วยในการขนส่ง O2

Figure 9 Spiracles, tracheal tubes
(http://www.quia.com/jg/1366108list.html)

    สำหรับแมงมุมบางชนิด จะใช้บุ๊คลัง (book lung) ในการแลกเปลี่ยนแก๊ส ซึ่งมีลักษณะคล้ายเหงือก ยื่นออกมานอกร่างกาย ทำให้สูญเสียความชื้นได้ง่าย และต้องการของเหลวไหลเวียนในโครงสร้างเพื่อเพิ่ม ประสิทธิภาพในการลำเลียงให้ทั่วส่วนต่าง ๆ ในร่างกาย

Figure 10 Book lung, tracheal tubes
(http://www.quia.com/jg/1366108list.html)

4. ปอด (lung) พบในนก

  อากาศจะไหลจาก posterior air sacs (posterior thoracic และ abdominal air sacs) ไปยัง anterior air sacs (interclavicular, cervicalและ anterior thoracic air sacs) ทั้งในขณะที่มีการหายใจเข้าและหายใจออก

  โดยปกตินกเมื่อนกหายใจเข้า อากาศครึ่งหนึ่งจะผ่านเข้าไปยัง posterior air sacs และอีกครึ่งที่เหลือจะผ่านเข้าไปยังปอดและ anterior air sacs ทำให้ถุงลมในร่างกายทั้งหมดขยายตัว และเมื่อหายใจออก ถุงลมจะมีการหดตัวทำให้อากาศจาก anterior air sacs ถูกขับออกมาทาง trachea ในขณะที่อากาศใน posterior air sacs จะไหลมาที่ปอดและถูกขับออกมากับลมหายใจ เนื่องจากอากาศที่ไหลผ่านนั้น ไหลเข้าทางเดียวทำให้อากาศที่ฟอกแล้วไม่รวมกับอากาศที่ยังไม่ได้ฟอก ทำให้การหายใจ 1 ครั้งจึงมีประสิทธิภาพมากกว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหายใจ ในปอดของนกไม่มี alveoli เหมือนในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม แต่มีโครงสร้างที่เรียกว่า parabronchi มาแทน ซึ่งภายในมี air vesicles มากมายที่เรียกว่า atria และบริเวณนี้เองที่มีการแลกเปลี่ยนก๊าซเกิดขึ้น

Figure 11 Terrestrial Vertebrates

(http://www.anselm.edu/homepage/jpitocch/gestrenbio/respnot.html)

    ในขณะที่กบยังเป็นตัวอ่อนหรือลูกอ็อด จะอาศัยอยู่ในน้ำจะแลกเปลี่ยนแก๊สที่เหงือกคล้ายปลา เมื่อลูกอ๊อด เปลี่ยนเป็นตัวเต็มวัย เหงือกจะหายไปแต่จะใช้ผิวหนังกับปอดในการแลกเปลี่ยนแก๊สแทน ลักษณะปอดของกบมีลักษณะเป็นถุงบางๆ 2 ถุงอยู่ภายในช่องลำตัวติดกับช่องปาก กบไม่มีกระดูกซี่โครง และกระบังลม ทำให้ขั้นตอนการหายใจแตกต่างจากคน

ขั้นตอนการหายใจ

    1.  ขณะที่รูจมูกเปิดเพื่อให้อากาศเข้านั้น ช่องทางผ่านของอากาศจะปิดลง ผนังด้านล่างจะลดต่ำลง

    2. รูจมูก ช่องทางผ่านของอากาศ จะเปิดกว้างผนังทางด้านล่าง ของปากจะยกตัวสูงขึ้น เพื่อไล้อากาศลงสู่ปอด ทำให้ปอดพองขยายออกแก๊สออกซิเจนแพร่เข้าสู้หลอดเลือดที่อยู่รอบๆ ปอด

    3. รูจมูกเปิดออก ผนังด้านล่างของปากยกตัวสูงขึ้นและลดต่ำลงทำให้อากาศเข้าและออกทางช่องปาก

    4. กล้ามเนื้อที่ผนังลำตัว ยกตัวทำให้ปริมาตรในช่องตัวลดลง ความดันสูงก็จะดันให้อากาศเข้าที่อยู่ในปอดออกมาทางช่องปาก

    ระบบการหมุนเวียนเลือดของกบ   หัวใจของกบมี 3 ห้อง เลือดจะถูกบีบให้ไหลไปยังปอด และเลือดก็จะย้อนกลับมายังหัวใจ อีกครั้งก่อนที่จะถูกบีบไปหล่อเลี้ยงร่างกาย ดั้งนั้นการหมุนเวียนของเลือดกบจะมีการไหลผ่านหัวใจ 2 ครั้ง ก่อนที่จะถูกบีบไปหล่อเลี้ยงร่างกาย

Figure 12 Terrestrial Vertebrates

(http://www.sci.nu.ac.th/biology/)

กระบวนการในการเจริญเติบโต

ครูไวยุ์

การเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวและสัตว์บางชนิด

     สิ่งมีชีวิตไม่ว่าจะเซลล์เดียวหรือหลายเซลล์ก็ตาม ต่างก็เริ่มเจริญเติบโตมาจากเซลล์เริ่มต้นเพียงเซลล์เดียวกัน ซึ่งเซลล์สิ่งมีชีวิตจะต้องมีการเพิ่มขนาดเซลล์และเพิ่มจำนวนเซลล์ อย่างใดอย่างหนึ่งหรือทั้งสองอย่าง เรียกว่า การเติบโต (Growth) หลังจากเกิดการปฏิสนธิได้ไซโกตซึ่งเป็นเซลล์เพียงเซลล์เดียว จากนั้นไซโกตก็แบ่งตัวเปลี่ยนสภาพไป เพื่อทำหน้าที่เฉพาะอย่าง การแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสทำให้ได้จำนวนเซลล์เพิ่มมากขึ้นและเป็นผลให้เกิดการเจริญ เติบโตของสิ่งมีชีวิตชนิดนั้น ซึ่งตามปกติแล้วจะเกิดกระบวนการต่าง ๆ 4 กระบวนการคือ

1. การเพิ่มจำนวนเซลล์ (cell multiplication) ในสิ่งมีชีวิติที่เป็นเซลล์เดียว เมื่อมีการแบ่งเซลล์เพื่อเพิ่มจำนวนเซลล์ก็จะทำให้เกิดการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศขึ้น ส่วนในพวกสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์เมื่อเกิดปฏิสนธิแล้ว เซลล์ที่ได้ก็คือไซโกตซึ่งจะมีการแบ่งเซลล์แบบไมโทซีส เพื่อเพิ่มจำนวนเซลล์ให้มากขึ้น ผลจากการเพิ่มจำนวนเซลล์ทำให้ได้เซลล์มากขึ้นและมีขนาดเพิ่มขึ้น การจะมีเซลล์มาก มายแค่ไหนก็แล้วแต่ชนิดของสิ่งมีชีวิตนั้นว่ามีขนาดเล็กหรือขนาดใหญ่เท่าใด

2. การเจริญเติบโต (growth) ในสิ่งมีชีวิตที่เป็นเซลล์เดียว การเพิ่มโพรโทพลาซึมก็จัดว่าเป็นการเจริญเติบโต เมื่อเซลล์ของสิ่งมีชีวิตแบ่งเซลล์ในตอนแรกเซลล์ใหม่ที่ได้จะมีขนาดเล็กกว่าเซลล์เดิม ในเวลาต่อมาเซลล์ใหม่ที่ได้จะสร้างสารต่าง ๆ เพิ่มมากขึ้น ทำให้ขนาดของเซลล์ใหม่ขยายขนาดขึ้น ซึ่งจัดเป็นการเจริญเติบโตด้วย ในสิ่งมีชีวิตพวกที่เป็นหลายเซลล์ผลการเพิ่มจำนวนเซลล์ก็คือการขยายขนาดให้ใหญ่โตขึ้น ซึ่งจัดเป็นการเจริญเติบโตด้วยเช่นเดียวกัน

3. การเปลี่ยนแปลงของเซลล์ เพื่อไปทำหน้าที่ต่างๆ (cell differentiation)  สิ่งมีชีวิตที่เป็นเซลล์เดียวก็มีการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ เพื่อไปทำหน้าที่ต่าง ๆ เหมือนกันเช่น มีการสร้างเซลล์ที่ทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมได้ดี เช่นการสร้างเอนโดสปอร์ (endospore) ของแบคทีเรีย หรือการสร้างเซลล์พิเศษที่เรียกว่า เฮเทอโรซีสต์ (heterocyst)  ในพวกสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน ซึ่งมีผนังหนาและสามารถจับแก๊สไนโตรเจนในอากาศเปลี่ยนเป็นสารประกอบไนโตรเจนที่มีประโยชน์ต่อเซลล์ของสาหร่ายชนิดนั้นๆ ได้

ในสิ่งมีชีวิตที่มีการสืบพันธุ์แบบมีเพศเมื่อไข่และอสุจิผสมกันก็จะได้เซลล์ใหม่คือไซโกตซึ่งมีเพียงเซลล์เดียว ต่อมาไซโกตจะแบ่งตัวเพิ่มจำนวนให้มากขึ้น เซลล์ใหม่ที่ได้จะเปลี่ยนแปลงไปเพื่อไปทำหน้าที่ต่างๆกัน เช่น เซลล์กล้ามเนื้อทำหน้าที่ในการเคลื่อนที่หรือเคลื่อนไหว เซลล์เม็ดเลือดแดงทำหน้าที่ลำเลียงแก๊สออกซิเจน เซลล์ประสาททำหน้าที่ในการนำกระแสประสาทเกี่ยวกับความรู้สึกและคำสั่งต่างๆ เซลล์ต่อมไร้ท่อทำหน้าที่ต่างๆ กันไป เพื่อให้สิ่งมีชีวิตนั้นๆ สามารถดำรงชีวิตอยู่ในสภาพแวดล้อมต่าง ๆ กันได้

4. การเกิดรูปร่างที่แน่นอน (Morphogenesis) เป็นผลจากการเพิ่มจำนวนเซลล์การเจริญเติบโต การเปลี่ยนแปลงของเซลล์เพื่อไปทำหน้าที่ต่าง ๆ กระบวน การเหล่านี้จะเกิดขึ้นในระยะเอ็มบริโออยู่ตลอดเวลา มีการสร้างอวัยวะต่าง ๆ ขึ้น อัตราเร็วของการสร้างในแต่ละแห่งบนร่างกายจะไม่เท่ากัน ทำให้เกิดรูปร่างของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดขึ้นโดยที่สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดจะมีแบบแผนและลักษณะต่าง ๆ เป็นแบบที่เฉพาะตัวและไม่เหมือนกับสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น ๆ ลักษณะต่าง ๆ เหล่านี้จะเป็นลักษณะทางพันธุกรรมซึ่งถูกควบคุมโดยจีนบนโครโมโซมของสิ่งมีชีวิตชนิดนั้นๆ

Glucose and Monosaccharides

ครูไวยุ์


น้ำตาลกลูโคส (Glucose : C₆H₁₂O₆) 

ATP (Adenosine-5'-triphosphate)

ครูไวยุ์

   Adenosine-5'-triphosphate (ATP) is a nucleoside triphosphate used in cells as a coenzyme. It is often called the "molecular unit of currency" of intracellular energy transfer. ATP transports chemical energy within cells for metabolism. It is one of the end products of photophosphorylation, cellular respiration, and fermentation. 

   Adenosine triphosphate-5'-(ATP) เป็น triphosphate nucleoside เป็นสารพลังงานสูงในเซลล์  มันมักจะเรียกว่า "หน่วยโมเลกุลของพลังงาน" ซึ่งเป็นการถ่ายโอนพลังงานภายในเซลล์ ATP จะเป็นสารที่คอยเก็บพลังงานเคมีที่เกิดจากการสลายสารอาหาร  ซ่ึงเป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากกระบวนการ photophosphorylation ของการหายใจระดับเซลล์และการหมัก 

   One molecule of ATP contains three phosphate groups, and it is produced by a wide variety of enzymes, including ATP synthase, from adenosine diphosphate (ADP) or adenosine monophosphate (AMP) and various phosphate group donors. Substrate level phosphorylation, oxidative phosphorylation in cellular respiration, and photophosphorylation in photosynthesis are three major mechanisms of ATP biosynthesis.

   หนึ่งโมเลกุลของ ATP มี 3 หมู่ฟอสเฟต ในการสังเคราะห์อาศัยเอนไซม์ ATP synthase โดยการเปลี่ยน adenosine diphosphate (ADP) หรือ adenosine monophosphate (AMP) และหมู่ฟอสเฟต กระบวนการสร้าง ATP อาจจะเกิดจากกระบวนการ Substrate level phosphorylation หรือ oxidative phosphorylation ในการหายใจระดับเซลล์ และ photophosphorylation ในการสังเคราะห์ด้วยแสง

Structure of ATP (Adenosine-5'-triphosphate)

mitochondria

ครูไวยุ์

ไมโทคอนเดรีย (mitochondria)

  Mitochondria are the membrane-enclosed organelles, which are present in the cells of virtually all eukaryotic organisms. They are bounded by two highly specialized membranes, which together create two separate mitochondrial compartments: the internal matrix and the intermembrane space. The matrix and the inner membrane that surrounds it are major working parts of each mitochondrion. 

  ไมโทคอนเดรียเป็นออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้ม พบในเซลล์ยูคาริโอต ประกอบด้วยเยื่อหุ้ม 2 ชั้น ซึ่งทำให้สามารถแยกออกเป็น เยื่อหุ้มชั้นใน และของเหลว เรียกว่า matrix และในส่วนของเยื่อหุ้มชั้นในและของเหลวนี่เองที่มีบทบาทสำคัญในการทำงานของไมโทคอนเดรีย

  Mitochondria generate most of the cell's supply of adenosine triphosphate (ATP) - a source of chemical energy. This energy can be used by cells to power many energetically unfavorable processes. The set of the metabolic reactions and processes in cells that convert biochemical energy from nutrients into adenosine triphosphate (ATP) is called the cellular respiration.

  ไมโทคอนเดรียจะถูกสร้างเพิ่มขึ้นหรือลดลงได้ตามความต้องการพลังงานของเซลล์ (ATP) พลังงานที่สร้างจะถูกนำไปใช้ในกระบวนการต่างๆ พลังงานเคมีเหล่านี้ถูกเปลี่ยนมาจากสารอาหารไปเก็บไว้ในรูปของ ATP เราเรียกว่า กระบวนการหายใจระดับเซลล์

   The first stage of the respiration in the cells of all living organisms is termed as glycolysis pathway. This process is found in the cytoplasm and does not require oxygen.It is the sequence of reactions that metabolizes one molecule of glucose to two molecules of pyruvate with the concomitant net production of two molecules of ATP. In eukaryotic cells, the pyruvate is then oxidized in the mitochondria to acetyl-CoA and CO₂ by the pyruvate dehydrogenase complex. In the final stage of the oxidation of glucose, the acetyl group of acetyl CoA is fully oxidized to  CO₂ in a cycle called the citric acid cycle, the tricarboxylic acid cycleor the Krebs cycle.

  ในขั้นตอนแรกของการหายใจระดับเซลล์ในเซลล์ทุกเซลล์ คือ วิถีไกลโคลิซีส เกิดในไซโทซอล และเป็นกระบวนการที่ไม่จำเป็นต้องใช้ออกซิเจน เป็นปฏิกิริยาของการเปลี่ยนกลูโคส 1 โมเลกุลให้ได้ผลผลิตคือ ไพรูเวท 2 โมเลกุล และ 2 ATP  ในเซลล์ยูคาริโอต พรูเวท ถูกออกซิไดซ์ในไมโทคอนเดรีย เป็น อะซิติล โคเอ และ คาร์บอนไดออกไซด์ โดยเอนไซม์ ไพรูเวทดีไฮดดรจีเนส ในขั้นตอนสุดท้ายของกระบวนการสลายกลูโคส หมู่อะซิติลของอะซิติล โคเอ จะถูกเปลี่ยนเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ในวัฏจักรกรดซิตริกหรือวัฏจักรเครบส์

mitochondrion

หัวใจนักปราชญ์ (สุ จิ ปุ ลิ)

ครูไวยุ์

  

ความหมายของ  ฟัง คิด ถาม เขียน หรือ สุ จิ ปุ ลิ อธิบายได้ดังนี้

 สุ  มาจากคำว่า  สุตะ  แปลว่า ผู้รู้เพราะการฟัง  ผู้ที่จะเรียนรู้ได้ดีต้องฟังให้มาก ฟังอย่างตั้งใจ ต่อเนื่อง มีสมาธิ ซึ่งจะต้องควบคู่ไปกับการอ่านมากด้วย

          จิ มาจากคำว่า  จินตะ แปลว่า ผู้รู้ได้ด้วยการคิด การจินตนาการ สร้างสรรค์ เมื่อฟังแล้วอ่านแล้ว ต้องนำมาคิด เชื่อมโยงความสัมพันธ์ เปรียบเทียบ เรียกว่าคิดอย่างมีวิจารณญาณ แล้วคัดเลือกได้อย่างเหมาะสม

          ปุ มาจากคำว่า ปุจฉา แปลว่า ผู้รู้ได้ด้วยการสอบถาม  ค้นคว้า  การสืบค้นหาความรู้ เพื่อให้ได้ข้อมูลมากยิ่งขึ้น หรือถูกต้อง หรือหาข้อมูลที่เกี่ยวข้องได้     

  ลิ มาจากคำว่า  ลิขิต แปลว่า ผู้รู้ได้ด้วยการเขียน จดบันทึกความรู้ด้วยความเข้าใจจากการฟัง  การคิด  การถาม  การเขียน จึงเป็นบทสรุปของหัวใจทั้งหมดของนักปราชญ์  ซึ่งผลจากการเขียน จะยังสามารถนำมาทบทวนได้เมื่อต้องการและที่สำคัญการบันทึกยังเป็นวิทยาทานแก่ผู้อื่นได้อีกด้วย

         

(ฟังให้หมด จดให้มาก ปากต้องไว ใจต้องคิด)

“เรียนให้จริง เรียนให้รู้ ตามครูสอน

ทุกขั้นตอน ต้องเข้าใจ สงสัยถาม

อย่าเรียนเล่น เรียนหลอก นอกเนื้อความ

หากเรียนตาม ไม่ทัน ต้องขยันเรียน”