Gas Exchange: Animals

พลังงานเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตได้อย่างไร

อาหารชนิดใดบ้าง ที่ให้พลังงาน? กินอาหารเข้าไปแล้วได้พลังงานเลยใช่หรือไม่? All living things obtain the energy they need by metabolizing energy-rich compounds, such as carbohydrates and fats

Cells take the carbohydrates into their cytoplasm where, through a series of metabolic reactions, it is broken down into ATP

In most organisms, this metabolism takes place by respiration, a process that requires oxygen (and produces carbon dioxide, which must be removed from the body in animals)

Cellular respiration is the process by which animals and other organisms obtain the energy available in carbohydrates

Bacteria and Archaea use inorganic molecules such as sulfur, methane, iron, and metal ions (anaerobic)

กระบวนการหายใจจะมี 2 ขั้นตอนดังนี้ คือ กระบวนการหายใจจะมี 2 ขั้นตอนดังนี้ คือ โครงสร้างที่ใช้แลกเปลี่ยนแก๊ส มีคุณสมบัติที่สำคัญ 3 ประการ คือ ผิวบาง มีพื้นที่ผิวมาก และมีความชื้นเพื่อให้แก๊สละลายน้ำ นำแก๊สออกซิเจนไปเปลี่ยนเป็น ATP ในกระบวนการหายใจระดับเซลล์ เพื่อสร้าง ATP ไว้ใช้

กิจกรรมที่ 1 1.นักเรียนแบ่งกลุ่มละ 4-5 คน 2.นักเรียนแต่ละกลุ่มสืบค้นข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างที่ใช้ในการหายใจของสิ่งมีชีวิตต่อไปนี้  อะมีบา  พารามีเซียม  ฟองน้ำ  ไฮดรา พลานาเรีย  ไส้เดือนดิน แมลง  แมงมุม ปลา  นก

กิจกรรมที่ 1 3.ให้นักเรียนแต่ละกลุ่มนำเสนอผลงานของกลุ่มหน้าชั้นเรียน ไม่เกิน 5 นาที โดยมีเพื่อนและครูเป็นผู้ประเมิน 4.นักเรียนร่วมกันอภิปราย และสรุป 5.นักเรียนแต่ละกลุ่มทำแบบทดสอบเก็บคะแนน

อะมีบา แพร่ผ่าน cell membrane ฟองน้ำ แพร่ผ่านผิวลำตัว ไฮดรา แพร่ผ่านผิวลำตัว พลานาเรีย แพร่ผ่านผิวลำตัว ไส้เดือนดิน แพร่ผ่านผิวลำตัว(ผิวหนังมีความชื้น) แมลง ท่อลม แมงมุม book lung ปลา gill นก ปอดและถุงลม

การแลกเปลี่ยนก๊าซผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ พบในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว เช่น พารามีเซียม อะมีบา ยูกลีนา โดยการแพร่ (simple diffusion) การแพร่เกิดขึ้นได้อย่างไร?

Fick’s Law of Diffusion R = rate of diffusion D = diffusion constant (molecule specific) A = area over which diffusion occurs Dp = pressure difference between two sides d = distance over which diffusion occurs R = D A Dp d

การแลกเปลี่ยนก๊าซผ่านผิวลำตัวโดยตรง พบในพวกฟองน้ำ ไนดาเรีย หนอนตัวแบน ไส้เดือนดิน Amphibians (ผิวหนังชื้น) ผนังลำตัวบาง ก๊าซแพร่ผ่านได้โดยตรง

การแลกเปลี่ยนก๊าซผ่านทางเหงือก (gill) พบในสัตว์ที่อยู่ในน้ำ เช่น ปลา ครัสเตเชีย มอลลัสก์ที่อยู่ในน้ำ ลูกอ๊อด (เหงือก+ผิวหนัง) internal gill

เหงือกลูกอ๊อด http://www.youtube.com/watch?v=U5Dl2VP-9Ls

High O2 Low O2 gill arch gill filament gill lamella

Countercurrent gas exchange

Gills

external gill เหงือกอยู่ภายนอกร่างกาย ตัวอย่างเช่น แม่เพรียง เหงือกของดาวทะเล เป็นต้น

การแลกเปลี่ยนก๊าซผ่านทางท่อลม (trachea) พบในสัตว์ขาข้อที่อาศัยอยู่บนบก เช่น แมลง ตะขาบ กิ้งกือ เป็นต้น cells spiracle tracheole trachea Tracheal systems http://www.youtube.com/watch?v=quwhcgkVO3c   

trachea มีรูเปิด spiracle  trachea  tracheole cells แลกเปลี่ยนก๊าซที่อากาศสัมผัสกับเซลล์ได้โดยตรง ระบบเลือดมีไว้ลำเลียงของเสีย อาหาร เลือดแมลงจึงไม่มีสี แมลงบางชนิดจะมีถุงลม(airsac)สำหรับช่วยลำเลียงแก๊ส

การแลกเปลี่ยนก๊าซผ่านปอด พบในหอยทาก สัตว์มีกระดูกสันหลังที่อาศัยอยู่บนบก สัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนม ประกอบด้วย ถุงลม กล้ามเนื้อกระบังลม และกล้ามเนื้อกระดูกซี่โครง

Lungs of Mammals

Maximization of Gas Diffusion

Lungs of Birds Respiration in birds occurs in 2 cycles: 1. Inhaled air is drawn in from the trachea into posterior air sacs, and exhaled into lungs 2. Air is drawn in from the lungs into anterior air sacs, and exhaled through the trachea http://people.eku.edu/ritchisong/birdrespiration.html

http://www.youtube.com/watch?v=kWMmyVu1ueY

Lungs of Birds Red = inhaled air

Lungs of Birds Blood runs 90° to the air flow Crosscurrent flow Not as efficient as countercurrent, but greater capacity to extract O2 from the air than a mammalian lung Enables birds (which fly, by the way) to respire efficiently at altitudes of 6000 meters Bar-headed geese can fly over Mt. Everest (29,028 feet)

a. b. Nostrils open Air External nostril Buccal cavity Esophagus Lungs closed a. b. Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.

โครงสร้างในการแลกเปลี่ยนก๊าซในสัตว์ ตัวอย่างสิ่งมีชีวิต เยื่อหุ้มเซลล์ อากาศแพร่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์โดยตรง อะมีบา พารามีเซียม ยูกลีนา ผิวลำตัว อากาศแพร่ผ่านผิวลำตัวโดยตรง ฟองน้ำ ไฮดรา พลานาเรีย ไส้เดือน แอมฟิเบียน ระบบท่อลม อากาศจะสัมผัสกับเซลล์โดยตรง แมลง เหงือก อากาศ เข้า-ออก ร่างกายผ่านเหงือก ปลา ครัสเตเชีย มอลลัสก์ ปอด อากาศ เข้า-ออก ร่างกายผ่านปอด ทาก หอยทาก สัตว์มีกระดูกสันหลังบนบก

โครงสร้างอื่น ๆ respiratory tree ในปลิงทะเล

บุ๊คลัง (book lung) ในแมงมุม ลักษณะคล้ายเหงือกยื่นออกมานอกร่างกาย ทำให้สูญเสียความชื้นได้ง่ายและต้องการของเหลวไหลเวียนในโครงสร้างเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพใน การลำเลียงให้ทั่วส่วนต่าง ๆ ใน

http://www.malaeng.com/blog/?cat=32&paged=2 (แมงมุม) http://www.happinessandessence.com/2012/08/spider-web-revealed.html (แมงมุมชักใย) แมงมุมแม่หม้ายน้ำตาล http://hilight.kapook.com/view/32976

แผงเหงือก (book gill) ในแมงดา

mantle ใน mollusk บางชนิด

tube feed ใน echinoderm บางชนิด

พาราโพเดีย (parapodia) ในแม่เพรียง ใช้ว่ายน้ำ +หายใจ parapodia มีเส้นเลือดฝอยมาเลี้ยงเป็นจำนวนมาก