ชีววิทยาเรื่องการหายใจ respiration system ศึกษาเนื้อหาอื่นๆได้ที่ facebook SUK KEE BIO

1. TOPICS
ระบบการแลกเปลี่ยนก๊ าซ
Gas exchange: breathing system
(Respiratory system)

2. 2. GAS EXCHANGE: BREATHING SYSTEM
(RESPIRATORY SYSTEM)
Respiration or gas exchange
(การหายใจ):
การแลกเปลี่ยนแก๊ สกับสิ่งแวดล้ อม
โดยการนาO2เข้ าสู่ร่างกายและนาCO2
ออกนอกร่ างกาย
Cellular respiration
(การหายใจระดับเซลล์ ):
กระบวนการสร้ างพลังงานในรูปของ
ATP จากกลูโคสหรือสารอาหารอื่น

3. Partial pressure
-Atmospheric pressure เป็ นแรงดัน
บรรยากาศที่ระดับนาทะเล ที่สามารถ
้
ดันให้ ปรอทในแท่ งแก้ วเคลื่อนที่ขนไป
ึ้
ได้ สูง 760 มม.
-Partial pressure เป็ นการคานวณค่ า
แรงดันบรรยากาศของแก๊ สแต่ ละชนิด
จาก atmospheric pressure เช่ น O2
มีปริมาณเท่ ากับ 21% ของอากาศ
ทังหมด จึงมีค่า partial pressure
้
(PO2) = 0.21X760 = 160 mmHg
-ยิ่งสูงจากระดับนาทะเลมาก PO2 ยิ่งต่า
้

4. อวัยวะแลกเปลี่ยนแก๊ ส (respiratory organ)
บริเวณแลกเปลี่ยนแก๊ ส(respiratory surface)ต้ อง
1)มีผนังที่บางและมีเนือที่มาก 2)มีความชืนอยู่ตลอดเวลา
้ ้
จาแนกอวัยวะแลกเปลี่ยนแก๊ สเป็ น 4 ชนิด คือ
1. เยื่อเซลล์ (wet body surface of small organism)
:พบในสิ่งมีชีวตเซลล์ เดียวเช่ น โปรโตซัว หรือสิ่งมีชีวตหลายเซลล์ เช่ น ฟองนา
ิ ิ ้
cnidarians หนอนตัวแบน
2. เหงือก (gill)
:พบในสัตว์ นา เช่ น ดาวทะเล หนอนทะเล หอย กุ้ง ปลา
้
3. ท่ อลม (tracheae)
:เช่ น ในแมลง
4. ปอด (lung)
:พบในสัตว์ บก เช่ น แมงมุม หอยทากบก และสัตว์ มกระดูกสันหลัง
ี

5. 1. เยื่อเซลล์ (wet body surface of small organism)
-ในพวก prokaryotes, fungi, sponges และ
หนอนตัวแบนขนาดเล็ก สามารถแลกเปลี่ยน
แก๊ สกับสิ่งแวดล้ อมได้ โดยตรงโดยการแพร่
(diffusion)
-อัตราเร็วในการแพร่ ของแก๊ สระหว่ าง
respiratory surface และสิ่งแวดล้ อมจะแปรผัน
ตาม surface area แต่ แปรผกผันกับระยะทาง
ยกกาลังสอง
-ดังนัน respiratory surface จะบางและกว้ าง
้

6. 2. เหงือก (gill)
Respiratory medium เป็ นนา
้
ข้ อดี: ทาให้ ไม่ ต้องระวังเกี่ยวกับ
การรักษาความชืนให้ ้
respiratory surface
ข้ อเสีย: ปริมาณ O2ในนาต่ากว่ า
้
ในอากาศ โดยเฉพาะอย่ าง
ยิ่งในสภาวะที่นาเค็มและอุ่น
้
ดังนันเหงือกจึงต้ องมีวธีการดึงเอา
้ ิ
O2 ออกมาจากนาให้ ได้ มากที่สุด
้
เช่ น ให้ นาผ่ านเหงือกตลอดเวลา,
้
จัดเรียงเส้ นเลือดฝอยให้ เลือดไหล
สวนทางกับกระแสนา ้

7. เหงือกปลา (fish gill)
-นาไหลผ่ านเหงือกโดย ผ่ านเข้ าทางปาก ช่ องในคอหอย เหงือก และออกนอกตัวปลา
้
-เนื่ องจากนามีปริมาณ O2 ต่า เพื่อให้ สามารถดึงเอา O2 ออกมาจากนาได้ มาก
้ ้
เหงือกจึงมีการจัดเรียงเส้ นเลือดฝอยให้ มีทศทางการไหลของเลือดสวนทางกับ
ิ
กระแสนา เรียก countercurrent exchange
้

8. countercurrent exchange
-countercurrent exchange เป็ นวิธีการขนส่ ง O2
จากนาสู่กระแสเลือดอย่ างมีประสิทธิภาพ
้
-ขณะที่เลือดเคลื่อนผ่ านเหงือก ปริมาณ O2ในกระแสเลือดเพิ่มขึน แต่ ปริมาณ
้
O2ในนาจะสูงกว่ าเสมอ ตาม diffusion gradient O2จะแพร่ เข้ าสู่กระแสเลือด
้

9. การแลกเปลี่ยนแก๊ สในสัตว์ บก
Respiratory medium เป็ นอากาศ
ข้ อดี: 1. อากาศมีปริมาณ O2 สูงกว่ าในนา (อากาศ = 21% นา = 0.004%)
้ ้
2. การแพร่ ของ O2 และ CO2 ในอากาศเกิดได้ เร็วกว่ าในนา และใช้ พลังงาน
้
น้ อยกว่ า
ข้ อเสีย: 1. เนื่องจาก respiratory surface ที่มีเนือที่มากและชืน จึงมักจะสูญเสีย
้ ้
นาโดยการระเหยได้ ง่าย
้
ดังนันสัตว์ บกจึงต้ องพัฒนาให้ respiratory surface มีการพับไปมาอยู่ภาย
้
ในร่ างกายและเปิ ดออกสู่บรรยากาศภายนอกทางท่ อเล็ก ๆ เท่ านัน ้

10. 3. ท่ อลม (tracheae)
-tracheae มีการแตกแขนงเป็ นท่ อเล็ก ๆ เรียก
tracheoles ไปสัมผัสกับเซลล์ กล้ ามเนือโดยตรง
้
-แมลงขนาดใหญ่ หรือบินได้ ที่ต้องการ O2ปริมาณ
มาก การหด-คลายตัวของกล้ ามเนือขณะ
้
เคลื่อนไหวจะช่ วยในการขนส่ ง O2

11. 4. ปอด (lung) พบในแมงมุม, หอยบก และสัตว์ มีกระดูกสันหลัง
ในปอดทัง 2 ข้ างมี alveoli 300 ล้ านอัน
้
พืนที่ทงหมดของ alveoli = 100 ตรม.
้ ั้
(1/2 ของสนามเทนนิส)
การเดินทางของอากาศจากจมูกสู่ปอด

12. -ปอดจะมีถุงหุ้ม 2 ชัน ้
ชันในยึดติดกับปอด
้
ชันนอกยึดติดกับผนัง
้
ทรวงอก
-ช่ องว่ างระหว่ างถุงทัง้
2 ชันมีของเหลวบรรจุ
้
อยู่ (surfactant)
-ปริมาตรของอากาศที่คนเราหายใจเข้ า-ออกในแต่ ละครังมีปริมาตร 500 มล.
้
เรียกว่ า tidal volume
-ปริมาตรของอากาศในปอดที่หายใจเข้ า-ออกมากที่สุด(maximum tidal volume)
เรียกว่ า vital capacity; 3.4 ลิตร ในผู้หญิง และ 4.8 ลิตรในผู้ชาย
-ปริมาตรของอากาศที่เหลืออยู่ในปอดหลังหายใจออกมากที่สุดเรียก residual
volume

13. TOPICS
1. 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.)

14. -เป็ นแบบ negative pressure breathing
การหายใจโดยใช้ ปอดในคน ซึ่งเป็ นการดูดอากาศเข้ าไปในปอด
-การหดตัวของกล้ ามเนือซี่โครงทาให้
้
ช่ องอกขยาย การหดของdiaphragm
ทาให้ มีลักษณะคล้ ายลูกสูบ
-air pressureในalveoli ต่ากว่ าภายนอก
-อากาศจากภายนอกถูกดึงเข้ าปอด

15. การหายใจโดยใช้ ปอดในกบ
-เป็ นแบบpositive pressure breathing
-ในการหายใจเข้ า กบจะดึงอากาศ
เข้ ามาทางรูจมูก (nostril) จากนันจะ
้
ปิ ดรูจมูกและปาก และกลืนอากาศ
เข้ าไปในหลอดลม
-ในการหายใจออก มีการหดตัวของ
ปอดและกล้ ามเนือร่ างกายเพื่อดัน
้
อากาศออก

16. การหายใจโดยใช้ ปอดในนก
-นกยังมีถุงลม (air sac) 8-9 ถุง ที่ทาหน้ าที่คล้ ายลูกสูบในการผลักอากาศเข้ าสู่ปอด
-อากาศจะเคลื่ อนผ่ านปอดในในทางเดียวไม่ ว่าจะเป็ นการหายใจเข้ าหรือออก
-การแลกเปลี่ ยนแก๊ สจะเกิดในท่ อปลายเปิ ดเล็ก ๆ เรียก parabronchi

17. -ทิศทางการไหลของอากาศกับการไหลของเลือดเป็ นแบบ modified countercurrent
จึงทาให้ การแลกเปลี่ยนแก๊ สในนกมีประสิทธิภาพสูง

18. Respiratory pigment
1.Hemoglobin พบที่เม็ดเลือดแดง
-เนื่ องจาก O2 ละลายในนา(plasma)ได้ น้อย จึงต้ องมี
้
respiratory pigment ช่ วยขนย้ าย O2
-การจับของ Hb กับO2เป็ นแบบ reversible โดยจับกับ O2
เมื่อ PO2สูง(ที่ปอด) และปล่ อย O2เมื่อ PO2ต่า(ที่capillary)
-O2 จับกับ heme ของ Hb
2.Myoglobin พบที่กล้ ามเนือ
้
-โครงสร้ างของmyoglobin(Mb) จะคล้ ายกับ globin ของ Hb
กล้ ามเนือที่มี Mb มาก จึงมีสีแดง
้
-Mb มี affinity ในการจับกับ O2สูงกว่ าHb, O2 จึงเคลื่อน
จาก Hb(ในเลือด) สู่ Mb(กล้ ามเนือ)้
-เมื่ อสัตว์ มีกจกรรมมาก O2จากเลือดไม่ พอไปเลียงกล้ าม
ิ ้
เนือ PO2 ต่ากว่ า 20 mmHg Mb จะปล่ อย O2
้

19. Oxygen dissociation curve
dissociation = HbO2 Hb + O2 -fetal Hb มี affinity ต่ อ O2 สูงกว่ า
-Oxygen dissociation curve เป็ น maternal Hb: กราฟเลื่อนไปทางซ้ าย
S-shape: ยิ่ง PO2 ต่า ยิ่งปล่ อย O2
ได้ มาก(หรือจับกับO2)ลดลง

20. Oxygen dissociation curve
PO2 ลดลง 60
ปล่ อย O2 30
PO2 ลดลง 30
ปล่ อย O2 55
dissociation = HbO2 Hb + O2 -fetal Hb มี affinity ต่ อ O2 สูงกว่ า
-Oxygen dissociation curve เป็ น maternal Hb: กราฟเลื่อนไปทางซ้ าย
S-shape: ยิ่ง PO2 ต่า ยิ่งปล่ อย O2
ได้ มาก(หรือจับกับO2)ลดลง

21. ปั จจัยที่มีผลต่ อการจับ (affinity) ของ Hb กับ O2
1. ค่ าความเป็ นกรด-ด่ างของเลือด 2. อุณหภูมของเลือด
ิ
(blood pH) (blood temperature)
Bohr effect
กราฟเลื่อนไปทางขวา
CO2 มาก, เลือดเป็ นกรดมาก -อุณหภูมสูง O2 affinity ลดลง
ิ
3. คาร์ บอนมอนอกไซด์ (carbon monoxide)
-CO มี affinity ต่ อ heme มากกว่ า O2 Hb ที่จับกับ CO และ O2จะไม่ ปล่ อย O2

22. การขนส่ ง CO2 ออกนอกร่ างกาย (carbon dioxide transport)
CO2 เข้ าสู่เซลล์
O2 ออกจากเซลล์
O2 เข้ าสู่เซลล์
CO2 ออกจากเซลล์

23. การควบคุมการหายใจ (control of breathing)

24. การปรั บตัวของสัตว์ ต่อสภาวะที่มี O2 ต่า (oxygen-poor environment)