PDS_ฺBIOLOGY4

ก คำนำ เอกสารประกอบการเรียน ว32242 รายวิชาชีววิทยา4 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2563 เล่มนี้จัดทำขึ้นตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 (ปรับปรุง 2560) เนื้อหาในเอกสารประกอบการเรียนเล่มนี้ประกอบด้วยเนื้อหา การสลายสารอาหารระดับเซลล์ ระบบหายใจ วิวัฒนาการ และพันธุศาสตร์ประชากร ทั้งน้ีผู้สอนได้สอดแทรกใบงานไว้ในส่วนท้ายของแต่ละ บทเรียนเพื่อให้นักเรียนได้ใช้ทบทวนบทเรียนและตรวจสอบความเข้าใจของตนเองหลั งจากเรียนในแต่ละ เนื้อหา อย่างไรก็ตามการจัดทำเอกสารประกอบการเรียนฉบับนี้อาจมีข้อบกพร่องหรือข้อผิดพลาดเกิดขึ้นได้ ทางผสู้ อนยินดีทร่ี ับฟังความคดิ เหน็ และข้อเสนอแนะจากผู้ร้ทู ุกท่านเพื่อจะได้นำข้อเสนอแนะไปปรับปรุงแก้ไข เอกสารประกอบการเรียนใหด้ ยี ่ิงขึน้ ไป ผู้สอนหวังเป็นอย่างยิ่งว่าเอกสารประกอบการเรียนเล่มนี้จะอำนวยประโยชน์ให้แก่นักเรียนและ ผู้ทีน่ ำไปใช้ไดม้ ากพอสมควร “เพราะแสวงหา มใิ ช่รอคอย เพราะเชี่ยวชาญ มิใช่เพราะโอกาส เพราะสามารถ มิใชเ่ พราะโชคชว่ ย ดงั น้แี ลว้ ลิขิตฟา้ หรอื จะส้มู านะตน” ด้วยรกั และปรารถนาดอี ยา่ งจริงใจ อาจารย์ผู้สอน

ข สารบญั หน้า คำนำ .............................................................................................................................................................. ก สารบัญ ........................................................................................................................................................... ข บทที่ 1 การสลายสารอาหารระดับเซลล์ ......................................................................................................... 1 บทที่ 2 ระบบหายใจ..................................................................................................................................... 22 บทที่ 3 วิวัฒนาการ....................................................................................................................................... 39 บทท่ี 4 พนั ธศุ าสตรป์ ระชากร ....................................................................................................................... 69

การสลายสารอาหารระดับเซลล์ (CELLULAR RESPIRATION)

-2- เอกสารประกอบการเรยี นรายวชิ า ว32242 รายวชิ าชวี วทิ ยา4 บทท่ี 1 การสลายสารอาหารระดับเซลล์ (CELLULAR RESPIRATION) สิ่งมีชีวิตจำเป็นต้องใช้พลังงานจากสารอาหารในการทำกิจกรรมต่าง ๆ เช่น การเคลื่อนไหว การตอบสนอง ต่อสิ่งแวดล้อม และการควบคุมระบบการทำงานต่าง ๆ ของร่างกาย แม้แต่ในระดับเซลล์ก็มีกิจกรรมที่จำเป็นต้องใช้ พลังงาน เช่น การลำเลียงสารแบบใช้พลังงาน (active transport) การสังเคราะห์สาร รวมถึงปฏิกิริยาต่าง ๆ ภายในเซลล์ แต่อย่างไรตามสารอาหารที่ลำเลียงมาสู่เซลล์ไม่ว่าจะเป็น คาร์โบไฮเดรต ไขมัน หรือโปรตีน แม้ว่าจะ ถูกย่อยหรือเปลี่ยนแปลงจนเป็นโมเลกุลขนาดเล็กที่สุดคือ โมโนแซ็กคาไรด์ กรดอะมิโน กรดไขมัน และกลีเซอรอล แล้วก็ตาม เซลล์ก็ยังไม่สามารถนำพลังงานจากสารอาหารน้ันไปใช้ได้โดยตรง แต่จำเป็นจะต้องมีกระบวนการสลาย โมเลกุลของสารอาหารซึ่งเป็นแหล่งของพลังงานเหล่านี้เสียก่อน หลังจากนั้นพลังงานที่ถูกเก็บสะสมไว้ในรูป ของพลังงานเคมีระหว่างพันธะเคมีในโมเลกุลสารอาหาร จะถกู นำไปสงั เคราะหเ์ ป็น ATP (adenosine triphosphate) เพอ่ื ทำหนา้ ที่เปน็ แหล่งพลังงานสำหรบั กิจกรรมต่าง ๆ ในร่างกายส่งิ มีชีวิต อะดโี นซนี ไตรฟอสเฟต (Adenosine Triphosphate : ATP) Adenosine Triphosphate : ATP เป็นสารประกอบที่สลายตัวให้พลังงานสูงชนิดหนึ่งมีโครงสร้างคล้าย กรดนิวคลอี ิค (nucleic acid) ท่ีเป็นสารพนั ธกุ รรมของมนุษย์ โครงสรา้ งของ ATP ประกอบดว้ ย 3 สว่ นคือเบสอะดนี ีน (adenine base) นำ้ ตาลไรโบส (ribose sugar) และหม่ฟู อตเฟส (phosphate group) 3 หมู่ พันธะระหว่างหมู่ฟอสเฟตใน ATP เป็นพันธะ พลังงานสูง เมื่อเซลล์ต้องการใช้พลังงานก็จะทำการ สลายพนั ธะระหวา่ งหมฟู่ อสเฟตตัวนอกกบั ตวั ทส่ี องออก โดยใช้เอนไซม์อะดีโนซีนไตรฟอสฟาเตส (ATPase) ในปฏกิ ริ ิยาทต่ี อ้ งใช้นำ้ (hydrolysis) เมื่อ ATP สูญเสียฟอสเฟตไปหนึ่งหมู่ จะได้ พลงั งาน 7.3 kcal/mol พรอ้ มกับผลติ ภัณฑ์ท่เี กิดข้ึนคือ อะดีโนซีนไดฟอสเฟต (ADP) และ ฟอสเฟตอนินทรีย์ (Pi) พลังงานที่ได้จากการสลาย ATP เซลล์จะนำไปใช้ ในการทำกิจกรรมต่างๆ ของเซลล์พลังงานบางส่วน ที่เซลล์ไม่สามารถนำไปใช้ได้จะสูญเสียไปในรูปของ ความรอ้ น กลุม่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทุมวนั

การสลายสารอาหารระดบั เซลล์ (CELLULAR RESPIRATION) -3- ปฏิกริ ยิ ารดี อกซ์ (redox reaction) ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในการถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างสารในปฏิกิริยาเคมี คือปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชัน (oxidation-reduction reaction) หรือเรียกวา่ ปฏกิ ริ ิยารีดอกซ์ (redox reaction) 1. ปฏิกิริยาออกซเิ ดชนั (oxidation reaction) คือปฏกิ ริ ยิ าทีม่ ีการให้อเิ ล็กตรอน โดยสารท่ีทำหน้าท่ีเป็น ตวั ใหอ้ เิ ล็กตรอน เรียกวา่ ตวั รีดิวซ์ (reducing agent) 2. ปฏิกิริยารีดักชัน (reduction reaction) คือปฏิกิริยาที่มีการรับอิเล็กตรอน โดยสารที่ทำหน้าที่เป็น ตัวรับอเิ ล็กตรอน เรียกว่า ตัวออกซไิ ดซ์ (oxidizing agent) กระบวนการสร้าง ATP (Phosphorylation) สิ่งมีชีวิตใช้ ATP ในกระบวนการต่าง ๆ อย่างต่อเนื่องตลอดเวลา ATP ที่ถูกสลายไป สามารถถูกสร้าง ขึ้นมาใหม่ด้วยการรวมตัวระหว่าง ADP กับหมู่ฟอสเฟต เรียกกระบวนการนี้ว่าฟอสโฟริเลชัน (phosphorylation) ซ่งึ แบง่ ออกเปน็ 3 ประเภท 1. Oxidative Phosphorylation เป็นการสร้าง ATP จากการถ่ายทอดอิเล็กตรอนโดยมีตัวรับส่ง เชน่ NADH, FADH2, และมี O2 เปน็ ตัวรบั อเิ ล็กตรอนตัวสดุ ทา้ ย NADH, FADH2 Electron-Transfer Chain 2H+ + ½ O2 H2O ADP + Pi ATP 2. Photophosphorylation เปน็ กระบวนการสร้าง ATP จากการสงั เคราะหด์ ้วยแสง 3. Substrate Phosphorylation เปน็ กระบวนการสร้าง ATP โดยมี Enzyme เป็นตวั กระตนุ้ กลมุ่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทุมวนั

-4- เอกสารประกอบการเรยี นรายวชิ า ว32242 รายวชิ าชวี วทิ ยา4 FADH2 FAD+ ตวั นำอิเล็กตรอน ในกระบวนการสลายสารอาหารระดับเซลลจ์ ะมีการถา่ ยโอนอเิ ล็กตรอน โดยตวั นำอเิ ล็กตรอนที่สำคัญหลกั ๆ 2 ตวั คือ  NAD+ (Nicotinamide Adenine Dinucleotide) : เป็นตัวนำอิเล็กตรอนและโปรตอน เมื่อ NAD+ รับ 2 อิเล็กตรอน (e-) และ 1 โปรตอน (H+) จะกลายเป็น NADH ซึ่งเป็นสารให้พลังงานสูงและจะเป็นตัวให้อิเล็กตรอน เมื่อเข้าสู่ขั้นตอนการถ่ายทอดอิเล็กตรอน NADH 1 โมเลกุล จะให้ 3 ATP  FAD+ (Flavin Adenine Dinucleotide) : เป็นตัวนำอิเล็กตรอนและโปรตอน เมื่อ FAD+ รับ 2 e- และ 2 H+ จะเปลี่ยนเป็น FADH2 และจะเป็น ตัวใหอ้ ิเล็กตรอน เม่ือเข้าสขู่ ั้นตอนการถ่ายทอดอเิ ลก็ ตรอน FADH2 1 โมเลกลุ จะให้ 2 ATP กลมุ่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทมุ วนั

การสลายสารอาหารระดบั เซลล์ (CELLULAR RESPIRATION) -5- กระบวนการหายใจระดบั เซลล์ กระบวนการหายใจระดับเซลล์เป็นปฏิกิยาที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ โดยมีทิศทางตรงกันข้ามกับกระบวน การสงั เคราะหด์ ้วยแสง (photosynthesis) ในปฏกิ ริ ิยาหายใจระดบั เซลล์ คาร์โบไฮเดรตจะถูกออกซิไดส์เพ่ือสร้างเป็น พลังงาน ส่วนแก๊สออกซิเจนจะถูกใช้ไปและได้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเป็นผลิตภัณฑ์ แต่ในกระบวนการ สงั เคราะหด์ ้วยแสงแก๊สคาร์บอนไดออกไซดจ์ ะถูกรดี ิวซ์ให้กลายเปน็ คาร์โบไฮเดรต การสลายโมเลกุลคารโ์ บไฮเดรต สารอาหารหลักที่เซลล์ใช้เป็นแหล่งพลังงานคือ คาร์โบไฮเดรต โดยเฉพาะอย่างยิ่งกลูโคส (glucose) จะเป็น สารอาหารสำคัญในการเริ่มปฏิกิริยาการสลายสารอาหารของเซลล์ ในการสลายโมเลกุลคาร์โบไฮเดรตแบ่งออกเป็น 2 กระบวนการคือ การหายใจแบบใช้ออกซิเจน (aerobic respiration) และ การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน (anaerobic respiration) 1. การหายใจแบบใชอ้ อกซเิ จน (aerobic respiration) การสลายกลูโคสไม่ได้มีเพียงขั้นตอนเดียวแต่จะมีลักษณะเป็นปฏิกิริยาหลายๆขั้นตอนเชื่อมต่อกัน เพ่ือควบคุมใหม้ ีการปลดปล่อยพลงั งานออกมาทลี ะขนั้ ๆ ไมใ่ หเ้ ซลล์ได้รับอันตรายจากการปลดปล่อยพลังงาน มหาศาลออกมาพรอ้ มกนั ในคราวเดยี ว โดยปฏิกิรยิ าเหลา่ น้ีจะแบง่ ออกไดเ้ ปน็ 4 ข้นั ตอนคอื 1.1 ไกลโคไลซิส (Glycolysis) 1.2 การสร้างแอซีติลโคเอนไซม์ เอ (Acetyl CoA production) 1.3 วัฏจักรเครบส์ (Krebs cycle) หรือวัฏจักรกรด ซติ รกิ (citric acid cycle) 1.4 กระบวนการถา่ ยทอดอิเล็กตรอน กลมุ่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทุมวนั

-6- เอกสารประกอบการเรยี นรายวชิ า ว32242 รายวชิ าชวี วทิ ยา4 1.1 ไกลโคไลซสิ (Glycolysis) ขน้ั ตอนน้ีเกิดขึน้ ในไซโตพลาสซึมของเซลล์ เปน็ ข้ันตอนที่เปล่ยี นกลโู คส (C6) ใหก้ ลายเปน็ ไพรูเวต (C3) สรุป กลุ่มสาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทมุ วนั

การสลายสารอาหารระดบั เซลล์ (CELLULAR RESPIRATION) -7- 1.2 การสรา้ งแอซตี ิลโคเอนไซม์ เอ (Acetyl CoA production) ข้นั ตอนน้ีจะมีกรดไพรูวิกเป็นสารเริ่มต้น ในสภาวะท่มี ีออกซเิ จนกรดไพรูวิกแต่ละโมเลกุลจะผ่านเข้า สู่ไมโทคอนเดรียได้อย่างอิสระและจะถูกออกซิไดซ์โดย NAD+ และปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ 1 โมเลกุล เกิดเป็นกรดอะซิติก (acetic acid: CH3COOH) ซึง่ หลังจากน้ันจะถูกตรงึ เข้ากบั โคเอนไซม์เอ (coenzyme A: CoA) ได้เป็นอะเซทิลโคเอนไซม์ เอ (acetyl CoA) ขั้นตอนทั้งหมดนี้มีเอนไซม์ไพรูเวตดีไฮโดรจีเนสคอม เพลกซ์ (pyruvate dehydrogenase complex) ซึ่งอยู่ในแมทริกซ์ (matrix) ของไมโทคอนเดรียเป็นตัวเร่ง ปฏิกิริยา ดังนั้นเมื่อเริ่มต้นจากกลูโคส 1 โมเลกุลจะได้เป็นอะเซทิลโคเอนไซม์ เอ 2 โมเลกุล คาร์บอนไดออกไซด์ 2 โมเลกลุ และNADH 2 โมเลกลุ สรปุ กลุม่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทมุ วนั

-8- เอกสารประกอบการเรยี นรายวชิ า ว32242 รายวชิ าชวี วทิ ยา4 1.3 วัฏจกั รเครบส์ (Krebs cycle) หรือวัฏจกั รกรดซติ ริก (citric acid cycle) เป็นวัฎจักรเครบส์ (Krebs cycle) เป็นขั้นตอนที่เกิดขึ้นโดยการทำงานของเอนไซม์ในแมทริกซ์ของ ไมโทคอนเดรีย โดยเป็นปฏิกริ ิยาทส่ี ลายอะเซทลิ โคเอนไซมเ์ อไปเปน็ คาร์บอนไดออกไซด์อยา่ งสมบูรณ์ สรปุ วัฏจักรเครปส์ หมนุ 1 รอบ กลมุ่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทุมวนั

การสลายสารอาหารระดบั เซลล์ (CELLULAR RESPIRATION) -9- 1.4 กระบวนการถา่ ยทอดอิเล็กตรอน (Electron Transport Chain) กระบวนการถ่ายทอดอิเล็กตรอนไม่ได้สร้าง ATP โดยตรง แต่ทำหน้าที่ช่วยส่งผ่านอิเล็กตรอน จากโมเลกุลสารอาหารสู่ออกซิเจน ซึ่งไมโทคอนเดรียจะทำหน้าที่เชื่อมโยงระบบการถ่ายทอดอิเล็กตรอนกับ การสรา้ ง ATP โดยอาศยั กลไกที่เรยี กวา่ เคมิออสโมซสิ (chemiosmosis) ซึ่งมีกระบวนการดังน้ี 3 4 2 1 1. NADH และ FADH2 ซึ่งเป็นตัวนำอิเล็กตรอน จะส่งต่ออิเล็กตรอนให้กับตัวรับอิเล็กตรอนที่แทรกอยู่ ในเยื่อหุ้มชั้นในของไมโทคอนเดรียและจะมีการส่งต่ออิเล็กตรอนเป็นทอด ๆ เมื่อ NADH และ FADH2 ปล่อยอิเล็กตรอนและโปรตอนแล้วจะคืนกลับไปสู่รูปเดิมคือ NAD+ และ FAD แล้วย้อนกลับไปนำ อเิ ล็กตรอนจากกระบวนการก่อนหน้า ขน้ั ตอนนี้เกิดขน้ึ ที่เย่อื หุ้มชน้ั ในของไมโทคอนเดรีย 2. เมื่อถ่ายทอดอิเล็กตรอนในแต่ละช่วง จะมีการปล่อยพลังงานออกมาจำนวนมากทำให้พลังงานของ อิเล็กตรอนลดลงเรื่อย ๆ และจะมีตัวรับอิเล็กตรอนตัวสุดท้ายคือออกซิเจน (O2) ซึ่งให้น้ำ (H2O) เป็น ผลติ ภัณฑ์ 3. พลังงานที่ปล่อยออกมาในระหว่างการถ่ายทอดอิเล็กตรอนจะถูกนำไปใช้ในการขนส่งโปรตอนที่อยู่ใน matrix ไปยงั ช่องว่างระหวา่ งเย่ือหุม้ ช้นั นอกและชัน้ ในไมโทคอนเดรีย (Intermembrane space) 4. โปรตอนบริเวณ Intermembrane space ซึ่งมีความเข้มข้นสูงมากทำให้โปรตอนแพร่กลับคืนสู่ matrix โดยอาศยั ตวั พาผา่ น ATP synthase นำไปสร้าง ATP เรียกข้นั ตอนนวี้ า่ chemiosmosis กลุ่มสาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทุมวนั

-10- เอกสารประกอบการเรยี นรายวชิ า ว32242 รายวชิ าชวี วทิ ยา4 สรุปภาพรวมของกระบวนการถ่ายทอดอเิ ล็กตรอน สรุปภาพรวมของการสลายกลูโคสโดยใชอ้ อกซิเจน การสลายกลูโคสโดยใช้ออกซิเจนเป็นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นหลายขั้นตอน มีการปลดปล่อยอิเล็กตรอนและ การถ่ายเทพลังงานจากกลูโคสเพื่อนำไปสร้างเป็น ATP โดยสามารถสรุปการปลดปล่อยอิเล็กตรอนและพลังงานใน ข้นั ตอนต่างๆ และสมการดังตอ่ ไปนี้ 1. ไกลโคไลซิส 2. การเปล่ยี นกรดไพรูวิกเป็นแอซีตลิ โคเอนไซม์ เอ 3. วัฏจักรเครบส์ 4. การถา่ ยทอดอิเล็กตรอน กล่มุ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทุมวนั

การสลายสารอาหารระดบั เซลล์ (CELLULAR RESPIRATION) -11- ตารางสรปุ การสลายกลโู คสโดยใช้ออกซิเจน ขน้ั ตอน ATP NADH FADH2 CO2 H2O 1. ไกลโคไลซิส 2. การสรา้ งอะซิติลโคเอ 3. วัฏจกั รเครบส์ 4. การถ่ายทอดอเิ ลก็ ตรอน 2. การหายใจแบบไมใ่ ช้ออกซเิ จน (Anaerobic respiration) การสลายสารอาหารแบบไม่ใชอ้ อกซิเจนหรือเรียกว่ากระบวนการหมัก (fermentation) ในสภาพที่ เซลล์ขาดออกซิเจนทำให้ NADH และ FADH2 ไม่สามารถถ่ายทอดอิเล็กตรอนให้กับตัวรับอิเล็กตรอน ชนิดต่าง ๆ ในไมโทคอนเดรียได้ จึงทำให้เซลล์ขาด NAD+ และ FAD ทำให้กลไกไกลโคลิซิสหยุดชะงัก เซลลจ์ ึงแก้ปัญหาโดยการใชส้ ารอืน่ มาเป็นตวั รบั อิเลก็ ตรอนแทนออกซิเจน จงึ ทำใหก้ ลไกการสลายสารอาหาร ดำเนินไปได้ แตพ่ ลังงานท่ีไดจ้ ะนอ้ ยกวา่ การสลายสารอาหารแบบใช้ออกซเิ จน 1. การหมักแอลกอฮอล์ (Alcoholic fermentation) alcoholic fermentation พบในแบคทีเรียและยีสต์ ในกระบวนการนี้กรดไพรูวิกที่ได้จากกระบวนการ ไกลโคลิซิสจะถูกเปลี่ยนเป็นอะซิทัลดีไฮด์ (acetaldehyde) และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) จากนั้น acetaldehyde ถกู ออกซิไดซเ์ ปลยี่ นเป็นเอธลิ แอลกอฮอล์ (Ethyl alcohol) กลุม่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทุมวนั

-12- เอกสารประกอบการเรยี นรายวชิ า ว32242 รายวชิ าชวี วทิ ยา4 2. การหมกั กรดแลคตกิ (Lactic acid fermentation) พบในแบคทีเรียบางชนิด ในคนพบในเซลล์กล้ามเนื้อในสภาพที่ขาดออกซิเจนหรือมีปริมาณ ออกซิเจนน้อย เช่นทำงานหนักหรือออกกำลังกาย กรดไพรูวิกจะทำหน้าท่ีเปน็ ตัวรับอเิ ล็กตรอน เกิดเป็นกรด แลคติก (Lactic acid) ดงั ภาพกระบวนการหมกั แลคตคิ การสลายสารอาหารแบบไม่ใช้ออกซิเจนอิเล็กตรอนไม่ได้ผ่านเข้าสู่ขั้นตอนการถ่ายทอดอิเล็กตรอน ดังนั้นพลังงาน ATP ที่ได้จึงเกิดน้อยกว่าการสลายสารอาหารแบบใช้ออกซิเจน พลังงาน ATP ที่เกิดขึ้นจะ ได้มาจากขั้นตอนไกลโคลิซสิ 2 ATP ส่วนกรดแลคติกที่เกิดขึ้นจะถูกลำเลียงออกจากเซลลก์ ล้ามเนื้อไปยังตับ เพ่อื สงั เคราะหก์ ลบั เป็นนำ้ ตาลกลโู คสซง่ึ ร่างกายสามารถนำไปใชต้ อ่ ไปได้ เปรยี บเทียบการสลายกลโู คสโดยใชอ้ อกซิเจนและไม่ใชอ้ อกซิเจน กลมุ่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทมุ วนั

การสลายสารอาหารระดบั เซลล์ (CELLULAR RESPIRATION) -13- การสลายโมเลกลุ กรดไขมนั กรดไขมนั และกลีเซอรอลท่ีได้จากการย่อยไขมัน เมอ่ื ลำเลียงเข้าสู่เซลล์จะเปน็ สารต้ังตน้ ในกระบวนการสลาย สารอาหาร โดยกลีเซอรอลจะถูกเปลี่ยนไปเป็นฟอสโฟกลีเซอรอลดีไฮด์ (phosphoglyceraldehyde, PGAL) ซึ่งจะเข้าสู่กระบวนการไกลโคไลซิส ส่วนกรดไขมันจะมีกระบวนการเปลี่ยนแปลงทางเคมีโดยปฏิกิริยาที่เรียกว่า เบต้าออกซิเดชั่น (β-oxidation) ซึ่งเกิดขึ้นในไมโทคอนเดรีย โดยการตัดสายไฮโดรคาร์บอนออกทีละ 2 คาร์บอน อะตอม นำไปสรา้ งเปน็ แอซีตลิ โคเอนไซม์ เอ ซ่งึ พรอ้ มเข้าสู่วัฏจักรเครปส์ต่อไป จะสังเกตได้วา่ คาร์บอนในโมเลกุลของ กรดไขมันถูกเปลี่ยนเป็นอะเซทิลโคเอนไซม์เอ ทั้งหมดโดยไม่มีคาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้นเหมือนกับคาร์โบไฮเดรต นอกจากนส้ี ัดสว่ นของไฮโดรเจนต่อออกซเิ จนมคี ่าสูง ทำให้สารอาหารประเภทไขมันเม่อื สลายแลว้ จะให้พลงั งานสูงกว่า คาร์โบไฮเดรตและโปรตีน กล่มุ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทุมวนั

-14- เอกสารประกอบการเรยี นรายวชิ า ว32242 รายวชิ าชวี วทิ ยา4 3. การสลายโมเลกลุ กรดอะมโิ น กรดอะมิโนนั้นอาจถูกเปลี่ยนแปลงได้หลายแนวทางด้วยกันตามชนิดของกรดอะมิโนนั้น ๆ เช่น กรดอะมิโน บางชนิดเปลี่ยนไปเป็นกรดไพรูวิก บางชนิดเปลี่ยนไปเป็นแอซีติลโคเอนไซม์ เอ บางชนิดเปลี่ยนไปเป็นสารตัวใดตัว หนึ่งในวัฏจักรเครบส์ แต่พบว่าทุกครั้งก่อนที่โมเลกุลของกรดอะมิโนจะเปลี่ยนเป็นสารประกอบตัวใดตัวหนึ่งตามที่ กล่าวมาจะต้องมีการกำจัดหมู่อะมิโน (-NH2 ) ออกจากโมเลกุลของกรดอะมิโนก่อน ให้เหลือแต่โครงของคาร์บอน (carbon skeleton) ซึง่ สามารถนำไปใช้ในกระบวนการอ่ืนๆ ต่อไป หมู่อะมิโนสามารถูกกำจัดได้โดยการทำงานของเอนไซม์ deaminase หรือย้ายหมู่อะมิโนไปอยู่กับโมเลกุล ของสารประกอบตัวอื่นโดยการทำงานของเอนไซม์ transaminase หมู่อะมิโนที่หลุดออกมานี้จะเปลี่ยนเป็น แอมโมเนีย ซึ่งร่างกายจะมีกระบวนการเปลี่ยนไปเป็นยูเรียหรือกรดยูริค และกำจัดอออกนอกร่างกายโดยระบบ ขับถ่ายต่อไป จะเห็นได้ว่าทั้งการสลายกลูโคส กรดไขมัน และกรดอะมิโนจะให้สารซึ่งเข้าสู่กระบวนการหายใจระดับเซลล์ ในขั้นตอนต่างๆ ได้ซึ่งก็จะมีผลในการสร้างพลังงานให้แก่เซลล์และสิ่งมีชีวิต ดังนั้นคาร์โบไฮเดรต ไขมัน และโปรตีน จงึ เป็นสารอาหารทีเ่ ป็นแหล่งพลังงานของเซลล์และร่างกายส่ิงมีชีวิตทุกชนิด การสลายโมเลกุลกลูโคส กรดไขมัน และ กรดอะมิโน กลุ่มสาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทมุ วนั

การสลายสารอาหารระดบั เซลล์ (CELLULAR RESPIRATION) -15- ตอนท่ี 1 คำชแี้ จง : จงเตมิ คำลงในช่องว่างให้ถกู ต้องและระบายสีให้สวยงาม 1. จากภาพขา้ งต้นคือกระบวนการใดในการสลายสารอาหารระดบั เซลล์........................................................ 2. เกดิ ขนึ้ บริเวณใดของเซลล์........................................................................................................................... 3. ผลติ ภณั ฑ์สุทธิทีเ่ กิดขึ้นไดแ้ ก่...................................................................................................................... กลุ่มสาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทมุ วนั

-16- เอกสารประกอบการเรยี นรายวชิ า ว32242 รายวชิ าชวี วทิ ยา4 4. จากภาพข้างต้นคือกระบวนการใดบา้ งในการสลายสารอาหารระดับเซลล์........................................................ 5. แต่ละกระบวนการเกดิ ขึ้นบรเิ วณใดของเซลล์ ................................................................................................................ ......................................................... 6. ผลิตภณั ฑ์สุทธทิ ีเ่ กิดข้ึนในแต่ละกระบวนการได้แก่ ...................................................................................................................... ...................................................... ............................................................................................................................................................................ กลมุ่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทมุ วนั

การสลายสารอาหารระดบั เซลล์ (CELLULAR RESPIRATION) -17- 7. จากภาพข้างต้นคือกระบวนการใดในการสลายสารอาหารระดบั เซลล.์ ....................................................... 8. จากภาพ A คือ ............................................................................................................................. ............ B คือ ......................................................................................................................................... C คอื ......................................................................................................................... ................ O คือ ......................................................................................................................................... 9. ผลิตภัณฑ์สุทธิทเี่ กดิ ข้ึนได้แก่...................................................................................................................... กลุม่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทมุ วนั

-18- เอกสารประกอบการเรยี นรายวชิ า ว32242 รายวชิ าชวี วทิ ยา4 ตอนท่ี 2 คำชแ้ี จง : จงหาคำศพั ท์ทีต่ รงกบั คำอธิบายดา้ นลา่ งให้ถูกต้อง กลมุ่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทมุ วนั

การสลายสารอาหารระดบั เซลล์ (CELLULAR RESPIRATION) -19- กลุ่มสาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทุมวนั

-20- เอกสารประกอบการเรยี นรายวชิ า ว32242 รายวชิ าชวี วทิ ยา4 กลุ่มสาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทมุ วนั

ระบบหายใจ (RESPIRATORY SYSTEM)

-22- เอกสารประกอบการเรยี นรายวชิ า ว32242 รายวชิ าชวี วทิ ยา4 บทที่ 2 ระบบหายใจ (RESPIRATORY SYSTEM) การหายใจเป็นการสรา้ งพลังงานของสง่ิ มชี วี ิต โดยการสลายสารอาหาร พลงั งานสว่ นใหญไ่ ด้มาจากการหายใจ ที่ต้องนำออกซิเจนเข้าไปใช้ และปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา จึงเกิดการแลกเปลี่ยนแก๊ส (gas exchange) ขนึ้ การแลกเปล่ียนแกส๊ ในรา่ งกายสตั ว์ สัตว์แต่ละชนิด มีความต้องการแลกเปลี่ยนแก๊สเพื่ อนำไปใช้ในกิจกรรมของเซลล์เหมือนกัน แต่มคี วามแตกตา่ งกนั ในด้านโครงสร้างทใี่ ชใ้ นการหายใจ โครงสรา้ งทใี่ ช้ในการแลกเปลี่ยนแก๊สของสิ่งมชี ีวติ ทีม่ โี ครงสรา้ งไม่ซับซอ้ น สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในน้ำจะได้รับแก๊สออกซิเจนซึ่งละลายอยู่ในน้ำแพร่เข้าสู่อวัยวะหายใจโดยตรง แก๊สออกซิเจนในน้ำมีปริมาณ 0.446% เท่านั้น ซึ่งน้อยกว่าในอากาศมากเพราะในอากาศมีถึง 21% นอกจากน้ี การแพร่ของออกซิเจนในน้ำก็ช้ากว่าในอากาศมาก ดังนั้นสัตว์ที่อาศัยอยู่ในน้ำจึงต้องทำให้น้ำไหลผ่านบริเวณ ทมี่ กี ารแลกเปล่ยี นแก๊สอย่างรวดเร็วเพ่ือให้ไดแ้ ก๊สออกซิเจนมากและเพียงพอแก่การดำรงชวี ิต อะมีบาและพารามีเซียมเป็นโพรติสต์ที่อาศัยอยู่ในน้ำ จะใช้เยื่อหุ้มเซลล์ (cell membrane) ในการแลกเปลย่ี นแก๊ส โดยการแพร่ (diffusion) ของแก๊สโดยตรง ส่วนในสัตว์หลายเซลล์ที่อาศัยอยู่ในน้ำ เช่น ฟองน้ำ ไฮดรา และพลานาเรียนั้น จะจัดให้ผิวด้านนอกหรือ เซลล์ทุกเซลล์ในร่างกายสัมผัสกับน้ำ ทำให้ออกซิเจนเคลื่อนเข้าไปโดยการแพร่จากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง และ ต่อเนื่องกันไปตามลำดับจนถึงเซลล์ที่อยู่ด้านในสุด โดยเฉพาะ พลานาเรียนั้นมีการปรับโครงสร้างให้ลำตัวแบน เพื่อ กล่มุ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทุมวนั

ระบบหายใจ (RESPIRATORY SYSTEM) -23- เพิ่มพื้นที่ผิวในการ แลกเปลี่ยนแก๊ส และเนื้อเยื่อชั้นกลางมีเซลล์ที่เกาะกันอย่างหลวม ๆ เพื่อให้เกิดการแพร่เข้าสู่ เนือ้ เย่อื ชน้ั ในไดเ้ รว็ ขึ้น การแลกเปล่ยี นแก๊สของอะมีบา การแลกเปลยี่ นแกส๊ ของพารามเี ซียม การแลกเปลยี่ นแกส๊ ของฟองนำ้ กลุม่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทุมวนั

-24- เอกสารประกอบการเรยี นรายวชิ า ว32242 รายวชิ าชวี วทิ ยา4 ไส้เดอื นดนิ สำหรับไส้เดือนดินเป็นส่ิงมีชีวิตที่อาศัยอยู่บนบก มีลำตัวกลม พื้นที่ผิวบางส่วนสัมผัสกับดิน ทำให้มีพื้นที่ผิว ในการแลกเปลี่ยนแก๊สน้อยลง ดังนั้นไส้เดือนดินจึงต้องมีการปรับโครงสร้างเพื่อให้ทุกเซลล์ได้รับแก๊สอย่างทั่วถึง โดยจะใช้ผิวหนังที่บางและมีการขับสารเมือกออกมาเพื่อให้ผิวหนังชุ่มชื้นช่วยในการแลกเปลี่ยนแก๊ส และ ใช้ระบบไหลเวียนเลือดช่วยในการลำเลยี งแก๊สไปยังท่วั ทุกเซลล์ โครงสร้างทใี่ ช้ในการแลกเปลีย่ นแกส๊ ของสิง่ มชี วี ติ ที่มโี ครงสรา้ งซับซอ้ น ปลา (Fish) ปลาใชเ้ หงือก (Gills) เป็นโครงสร้างในการแลกเปล่ียนแกส๊ เหงือกของปลามลี ักษณะเปน็ แผง เรียกแต่ละแผง ว่า กิลอาช (gill arch) แต่ละกิลอาชจะมีแขนงแยกออกมาเป็นซี่ ๆ มากมายเรียกแต่ละซี่นี้ว่า กิลฟิลาเมนต์ (gill filament) ในแต่ละกิลฟิลาเมนต์จะมีส่วนที่นูนขึ้นมาเรียกว่า กิลลาเมลลา (gill lamella) ซ่ึงภายในกิลลาเมลลา แต่ละอันจะมีร่างแหของเส้นเลือดฝอยอยู่และบรเิ วณนี้จะเป็นบริเวณที่มีการแลกเปล่ียนแก๊สซึ่งเป็นการเพิ่มพื้นท่ีท่จี ะ สมั ผสั กบั น้ำได้มากข้ึนทำให้ออกซเิ จนในน้าแพร่เข้าสู่ เส้นเลือดฝอยภายในเหงือกได้อย่างเพียงพอและใน ขณะเดียวกันแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในเส้นเลือด ฝอยก็จะแพร่ออกจากเส้นเลือดฝอยเข้าสู่น้ำรอบตัว ปลาไดอ้ ย่างดดี ว้ ย นอกจากนี้ปลายงั ว่ายน้ำอยู่เสมอ ทำให้น้ำที่ มีออกซิเจนผ่านเข้าทางปากและผ่านออกทางเหงือก อยู่ตลอดเวลาจึงช่วยให้มันแลกเปลี่ยนแก๊สได้ดีข้ึน ถ้าสังเกตจะเห็นว่ากระดูกปิดเหงือก (operculum) ของปลาจะขยับอยู่ตลอดเวลาซึ่งจะทำให้เกิดการ หมุนเวียนของน้าที่เหงือกดียิ่งขึ้นและเกิดการ แลกเปล่ียนแก๊สได้ดยี ิง่ ข้ึนดว้ ย กลมุ่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทมุ วนั

ระบบหายใจ (RESPIRATORY SYSTEM) -25- ในปลาการไหลของน้ำผ่านเหงือกจะไหลสวนทางกับการไหลของเลือด การไหลสวนทางกันนี้เรียกว่า countercurrent exchange ทำใหก้ ารแพรข่ องกา๊ ซออกซิเจนจากน้ำส่กู ระแสเลือดอย่างมปี ระสิทธภิ าพเพิ่มมากขน้ึ แม่เพรียง แม่เพรียงมีอวัยวะที่ช่วยในการว่ายน้ำซึ่ง เรียกว่า พาราโพเดีย (parapodia) ทำหน้าที่ในการหายใจ โดยที่พาราโพเดียจะมีเส้นเลือดฝอยมาเลี้ยงเป็นจำนวนมาก ทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนแก๊ส และเลือดจะนำแก๊ส ท่ีแลกเปล่ียนน้ไี ปส่งยงั เซลลท์ ว่ั ร่างกาย กลุ่มสาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทมุ วนั

-26- เอกสารประกอบการเรยี นรายวชิ า ว32242 รายวชิ าชวี วทิ ยา4 แมลง (Insect) แมลงจะใช้ระบบท่อลม (tracheal system) ในการแลกเปลี่ยนแก๊ส โดยที่ระบบท่อลมประกอบด้วย รเู ปิด (spiracle) ทีบ่ รเิ วณส่วนอกและส่วนทอ้ ง ท่อลม (trachea) ของแมลงจะแทรกกระจายเขา้ สู่ทุกสว่ นของร่างกาย ทำหน้าที่แลกเปลี่ยนแก๊ส ในขณะหายใจลำตัวของแมลงจะมีกา เคลื่อนไหวและขยับอยู่เสมอ ทำให้อากาศไหลเข้า ทางรูเปิด (spiracle) และเข้าสู่ถุงลม (airsac) แล้วจึงผ่านไปตามท่อลมและท่อลมย่อย ซึ่งมีผนังบางทำให้เกิดการ แลกเปลี่ยนแก๊สได้อย่างดี ดังนั้นระบบหมุนเวียนเลือดของแมลงจึงไม่ค่อยมีความสำคัญมากนัก เพราะเนื้อเยื่อได้รับ แกส๊ ออกซิเจนจากทอ่ ลมย่อยโดยตรงอยู่แลว้ แมงมุม (Spider) แมงมุมบางชนิดจะใช้บุ๊คลัง (book lung) ในการแลกเปลี่ยนแก๊ส ซึ่งมีลักษณะคล้ายเหงือกยื่นออกมา นอกร่างกายทำให้สูญเสียความชื้นได้ง่าย และต้องการของเหลวไหลเวียนในโครงสร้างเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ ในการลำเลียงใหท้ ัว่ สว่ นตา่ ง ๆ ในรา่ งกาย กลมุ่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทุมวนั

ระบบหายใจ (RESPIRATORY SYSTEM) -27- นก (Bird) นกเป็นสัตว์ที่ใช้พลังงานสูงดังนั้นระบบหายใจของนกจึงต้องดีมาก ปอดนกมีขนาดเล็กแต่นกจะมีถุงลม (air sac) ซึ่งเจริญดีมากและมีกระดูกซี่โครงด้วย ในขณะหายใจเข้ากระดูกอกจะลดต่ำลง ถุงลมขยายขนาดขึ้น อากาศจะผ่านเข้าสู่หลอดลมแล้วเข้าสู่ถุงลมที่อยู่ตอนท้าย ส่วนอากาศที่ใช้แล้วจะออกจากปอดเข้าสู่ถุงลมตอนหน้า ในขณะท่ีหายใจออกอากาศจากถุงลมที่อยู่ตอนท้ายจะเข้าสู่ปอดทำให้ปอดพองออก และอากาศจากถุงลมตอนหน้า ถูกขับออกนอกร่างกายต่อไปเป็นอยา่ งน้ีอยู่เสมอ ถุงลมของนกไม่ได้ทำหน้าที่ในการแลกเปลี่ยนแก๊สแต่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการถ่ายเทอากาศให้แก่ปอด ได้เป็นอยา่ งดี นอกจากนถี้ งุ ลมยังอาจแทรกเข้าไปในกระดกู ดว้ ย ทำใหก้ ระดกู ของนกกลวงและเบาจงึ เหมาะในการบิน เปน็ อยา่ งมาก กลมุ่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทมุ วนั

-28- เอกสารประกอบการเรยี นรายวชิ า ว32242 รายวชิ าชวี วทิ ยา4 โครงสร้างทใ่ี ชใ้ นการแลกเปลยี่ นแกส๊ ของสตั ว์เลย้ี งลูกดว้ ยนำ้ นม สัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมมีระบบหายใจดีมาก โดยประกอบด้วยถุงลมเล็กๆ ที่เรียกว่า แอลวีโอลัส (alveolus) มีกล้ามเน้ือกะบังลม (diaphragm) และกล้ามเนื้อกระดกู ซี่โครงช่วยในการหายใจ ทำให้อากาศ เข้าและออกจากปอด ไดเ้ ปน็ อย่างดี การหายใจของคน การหายใจของคนประกอบดว้ ย 2 ข้ันตอนใหญ่ ๆ คือ 1. การหายใจภายนอก (external respiration) เป็นการนำอากาศเขา้ สู่ปอดเพอ่ื ใหเ้ กิดการแลกเปลย่ี นแกส๊ ระหว่างถงุ ลมในปอดกับเลอื ดในหลอดเลือดฝอย 2. การหายใจภายใน (internal respiration) การขนสง่ แก๊สจากเลือดไปยังเซลล์และเน้ือเย่ือซึง่ จะทำให้ ได้พลงั งานในรูปของความรอ้ นทำให้รา่ งกายอบอ่นุ และ ATP ทน่ี ำไปใช้ในกิจกรรมต่างๆของเซลลซ์ ง่ึ เป็น จุดประสงค์สำคัญทีส่ ุดของการหายใจ ระบบหายใจของคนประกอบดว้ ยสว่ นต่างๆ ดังนี้คอื • ส่วนนำอากาศเข้าสู่ร่างกาย (conducting division) ส่วนนี้ประกอบด้วยอวัยวะที่ทำหน้าที่เป็นทางผ่าน ของอากาศเข้าสู่ส่วนที่มีการแลกเปลี่ยนแก๊ส โดยเริ่มตั้งแต่รูจมูก โพรงจมูก (nasal cavity) คอหอย (pharynx) กล่องเสียง (larynx) หลอดลมคอ (trachea) หลอดลมหรือขั้วปอด (bronchus) หลอดลมฝอย (bronchiole) ซึง่ ยังแบง่ ออกเปน็ 2 ส่วนคือหลอดลมฝอยเทอร์มนิ อล (terminal brochiole) และ หลอดลม ฝอยแลกเปลีย่ นแกส๊ (respiratory bronchiole) • ส่วนแลกเปลี่ยนแก๊ส (respiratory division) ส่วนแลกเปลี่ยนแก๊สเป็นส่วนของหลอดลมฝอยที่ ต่อจากหลอดลมฝอยเทอร์มินอล คือ หลอดลมฝอยแลกเปลี่ยนแก๊ส ซึ่งจะมีการโป่งพองเป็นถุงลมย่อย (pulmonary-alveoli) ซึ่งทำให้แลกเปลี่ยนแก๊สได้ สำหรับส่วนที่ต่อจากท่อลมฝอยแลกเปลี่ยนแก๊สจะเป็น ท่อ ลม (alveolar duct) ถุงลม (alveolar sac) และถงุ ลมย่อย (pulmonary alveoli) . กลุม่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทุมวนั

ระบบหายใจ (RESPIRATORY SYSTEM) -29- โครงสร้างตั้งแต่หลอดลม (bronchus) ที่มีการแตกแขนงและมีขนาดเล็กลงไปเรื่อย ๆ คือหลอดลมฝอย ท่อลม ถุงลม ถุงลมย่อย จะเรียกว่า บรอลเคียลทรี (broncheal tree) ซึ่งจะถูกบรรจุอยู่ในปอด ยกเว้นหลอดลม ตอนต้น ๆ ที่อยู่นอกปอด นอกจากนี้โครงสร้างที่กล่าวมาแล้วยังมีส่วนประกอบที่สำคัญซึ่งเป็นองค์ประกอบร่วม คือกระดูกซี่โครง (rib) และกล้ามเนื้อยึดกระดูกซี่โครง (intercostal muscle) ซึ่งจะร่วมกันทำงานให้เกิดการหายใจ เข้า หายใจออกและป้องกนั อนั ตรายให้แกร่ ะบบหายใจด้วย จมกู และปาก ทั้งจมูกและปากจะต่อถึงคอหอยและหลอดลมคอได้ อากาศเมื่อผ่านเข้าสู่รูจมูกแล้วก็จะเข้าสู่โพรงจมูก ที่โพรงจมูกจะมีขนเส้นเล็ก ๆ และต่อมน้ำมันช่วยในการกรองและจับฝุ่นละอองไม่ให้ผ่านลงสู่ปอด นอกจากนี้ ที่โพรงจมูกยังมีเยื่อบุจมูกหนาช่วยให้อากาศที่เข้ามามีความชุ่มชื้น เพิ่มขึ้นและมีอุณหภูมิสูงขึ้นเนื่องจากเส้นเลือดจำนวนมากที่อยู่ใต้ เยื่อบุผิวของโพรงจมูก ถ้าหากเป็นหวัดนาน ๆ เชื้อหวัดอาจทำให้ เยื่อบุในโพรงอากาศบริเวณจมูกเกิดการอักเสบ และทำให้ปวดศีรษะ ซึง่ เรยี กว่า เป็นไซนสั หรือไซนัสอกั เสบ (sinusitis) ข้ึนได้ ในจมูกจะมีบริเวณทีเ่ รียกว่า ออลแฟกเทอรีแอเรีย (olfactory area) หรือบริเวณท่ที ำหนา้ ที่รบั กลน่ิ โดยมเี ซลลเ์ ย่ือบผุ ิวซ่ึงเปล่ียนแปลง ไปทำหน้าที่โดยเฉพาะเรียกว่า ออลแฟกทอรีเซลล์ (olfactory cell) ซึ่งมีพื้นที่ประมาณ 10 ตารางเซนติเมตร และจะมีขนาดเล็กลงเมื่ออายุ มากขึ้น คอหอย (pharynx) เป็นบรเิ วณท่ีพบกนั ของชอ่ งอากาศจากจมกู และช่องอาหารจากปาก อากาศจะผ่านเขา้ สู่กลอ่ งเสยี ง (larynx) ที่กลอ่ งเสยี งจะมีอวัยวะท่ีทำหนา้ ทใี่ นการปิดเปิดกล่องเสียงเรียกวา่ ฝาปดิ กลอ่ งเสียง (epiglottis) ป้องกนั ไมใ่ ห้อาหาร ตกลงสูห่ ลอดลม ที่กลอ่ งเสียงจะมีเย่ือเมือกท่ีมใี ยเอ็นยดื หยุ่นได้เรยี กวา่ เส้นเสยี ง (vocal cord) เม่ือลมผ่านกล่องเสียง จะทำใหเ้ สน้ เสียงสน่ั และเกดิ เป็นเสียงข้ึน กล่มุ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทุมวนั

-30- เอกสารประกอบการเรยี นรายวชิ า ว32242 รายวชิ าชวี วทิ ยา4 หลอดลมคอ (trachea) เป็นท่อกลวงมีผนังแข็งและหนาเพราะมีกระดูกอ่อนเรียงเป็นรูปเกือกม้าทำให้หลอดลมคอไม่แฟบและ การที่กระดูกอ่อนของหลอดลมคอเป็นรูปเกือกม้าทำให้หลอดอาหาร ซึ่งอยู่ด้านหลังสามารถขยายขนาดได้ เมื่อมีการกลืนอาหารผ่านหลอดอาหารลงสู่กระเพาะ อาหาร หลอดลมคอของผู้ใหญ่ยาวประมาณ 9-15 เซนติเมตร โดยจะเริ่มจากกระดูกคอชิ้นที่ 6 จนถึง กระดูกอกชิ้นที่ 5 แล้วจึงแตกแขนงเป็นหลอดลม (bronchus) เข้าสู่ปอดอีกทีหนึ่ง หลอดลมคอส่วนแรก ๆ จะมีต่อมไทรอยด์ (thyroid gland) คลุมอยู่ทางด้านหน้า ทางด้านนอกของหลอดลมจะมีต่อมน้ำเหลืองคอยดักจับ สง่ิ แปลกปลอม หลอดลมเล็กหรือข้ัวปอด (bronchus) เป็นส่วนทีแ่ ตกแขนงแยกจากหลอดลม แบง่ ออกเปน็ 2 กิ่งคอื ซ้ายหรือขวา โดยกิง่ ซ้ายจะเข้าสู่ปอดซา้ ย และก่ิงขวาแยกเข้าปอดขวาพรอ้ ม ๆ กับเส้นเลือดและเส้นประสาท หลอดลมฝอย (bronchiole) แบง่ ออกเปน็ 2 ส่วนคือ • หลอดลมฝอยเทอร์มินอล (terminal bronchiole) เปน็ ทอ่ ทีแ่ ยกออกจากหลอดลมแขนงมีขนาดเส้นผ่าน ศูนย์กลาง 0.5-1 มิลลิเมตร พบกล้ามเนื้อเรียบและเยื่ออิลาสติกไฟเบอร์(elastic fiber)เป็นองค์ประกอบ ของผนังหลอดลมฝอยเทอรม์ นิ อล แต่ไม่พบโครงสร้างทเี่ ปน็ กระดูกอ่อน • หลอดลมฝอยแลกเปลี่ยนแก๊ส(respiratory bronchiole) เป็นส่วนแรกที่มีการแลกเปลี่ยนแก๊ส เนื่องจากมีถุงลมย่อยมาเปิดเข้าทีผ่ นงั ซึ่งจะพบในส่วนที่อยูท่ ้าย ๆ ซึ่งจะมีมากกว่าส่วนที่อยู่ติดกับหลอดลม ฝอยเทอรม์ นิ อล กล่มุ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทุมวนั

ระบบหายใจ (RESPIRATORY SYSTEM) -31- ทอ่ ลม (alveolar duct) เปน็ ทอ่ ส่วนสดุ ทา้ ยของส่วนที่มีการแลกเปลยี่ นแก๊ส (respiratory division) ซ่ึงจะไปส้ินสดุ ทถี่ ุงลม (alveolar sac) ถงุ ลมและถงุ ลมย่อย (alveolus หรือ alveolar sac และ pulmonary alveoli) ถุงลมเป็นช่องว่างที่มีถุงลมย่อยหลาย ๆ ถุงมาเปิดเข้าที่ช่องว่างอันนี้ ส่วนถุงลมย่อยมีลักษณะเป็น ถุงหกเหลี่ยมมีเซลล์พิเศษหลั่งสารพวกฟอสโฟลิพิด (phospholipid) เรียกว่า เซอร์แฟกแทนท์ (surfactant) เขา้ ส่ถู งุ ลมย่อยเพอ่ื ลดแรงตึงผวิ ของถุงลมย่อยไมใ่ ห้ตดิ กนั เมือ่ ปอดแฟบเวลาหายใจออกผนังของถุงลมย่อยที่อยู่ติดกัน จะรวมกันเป็นอินเตอร์อัลวีโอลาร์เซปทัม (interalveolar septum) ซึ่งมีเส้นเลือดฝอยอยู่ภายใน นอกจากน้ี ยังมรี ซู ึง่ เป็นช่องตติ ต่อระหว่างถุงลมย่อยทำให้อากาศภายในถุงลมย่อยมีแรงดันเทา่ กันท้ังปอด ท้งั ถุงลมและถุงลมย่อย จะรวมเรยี กว่า ถงุ ลมปอด ปอดแต่ละข้างจะมีถุงลมปอดประมาณ 300 ล้านถุง แต่ละถุงจะมีเส้นผ่าน ศูนย์กลางเฉลี่ยประมาณ 0.25 เซนตเิ มตร คดิ เปน็ พน้ื ที่ท้ังหมดของการแลกเปลี่ยนแก๊สของถุงลมปอดท้ัง สองขา้ งประมาณ 90 ตารางเมตรหรือ คิดเป็น 40 เท่าของพื้นที่ผิวของร่างกาย การที่ปอดยืดหยุ่นได้ดีและขยายตัวได้มากและการมีพ้ืนที่ของถุงลมปอด มากมายขนาดนั้นจะทำให้ร่างกายได้รับแก๊สออกซิเจนอย่าง เพียงพอและคายแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ได้เป็นอย่างดี อีกด้วยปอดของคนมีเส้นเลือดฝอยมาเลี้ยงอย่างมากมายจึงทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนแก๊สได้มากและรวดเร็วจนเป็นที่ เพยี งพอแก่ความต้องการของร่างกาย กลุม่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทุมวนั

-32- เอกสารประกอบการเรยี นรายวชิ า ว32242 รายวชิ าชวี วทิ ยา4 ปอดเป็นอวัยวะที่ทำหน้าทีใ่ นการหายใจ ปอดตั้งอยู่ภายในทรวงอกมีปรมิ าตรประมาณ 2 ใน 3 ของทรวงอก ปอดขวาจะสั้นกว่าปอดซ้าย เนื่องจากตับซึ่งอยู่ทางด้านล่างดันขึ้นมา ส่วนปอดซ้ายจะแคบกว่าปอดขวา เพราะว่ามีหัวใจแทรกอยู่ ปอดมีเย่อื หุ้มปอด (pleura) 2 ชัน้ ชน้ั นอกตดิ กับผนงั ช่องอก ส่วนช้นั ในติดกับผนังของปอด ระหวา่ งเยือ่ ท้งั สองช้นั มีของเหลวเคลือบอยู่ การหบุ และการขยายของปอดจะเป็นตัวกำหนดปรมิ าณของอากาศที่เข้าสู่ ร่างกายซ่ึงจะทำใหร้ า่ งกายได้รบั ออกซเิ จนถ่ายเทคารบ์ อนไดออกไซด์ออกตามท่ีรา่ งกายต้องการ การหายใจเข้า (inspiration) และการใจออก (expiration) รวมเรียกว่า การหายใจ (breathing) โดยมีกล้ามเนื้อกะบังลม กล้ามเนื้อยึดกระดูกซี่โครงซี่โครงด้านนอกและกล้ามเนื้อยึดกระดูกซี่โครงด้านใน เป็นตัวกระทำ การหายใจที่เกิดจากกล้ามเนื้อกระบังลมเรียกว่า การหายใจส่วนท้อง (abdominal breathing) ซึ่งมีความสำคัญประมาณ 75% และการหายใจซึ่งเกิดจากกระดูกซี่โครงและกล้ามเนื้อยึดซี่โครงด้านนอกเรียกว่า การหายใจส่วนอก (chest breathing) ซึ่งมีความสำคัญประมาณ 25% การหายใจส่วนท้องและการหายใจ สว่ นอกน้ีจะทำงานร่วมกนั ทำใหเ้ กิดการหายใจเข้าและหายใจออกอย่างสม่ำเสมอ เมื่อกล้ามเนื้อกระบังลมและกล้ามเนื้อยึดซี่โครงด้านนอกหดตัว จะทำให้ทรวงอกและปอดขยายตัวข้ึน ปริมาตรภายในปอดเพิ่มขึ้น ดังนั้นความดันภายในปอดจึงลดลงและต่ำกว่าบรรยากาศภายนอก อากาศภายนอก จึงเคลื่อนตัวเข้าสู่ปอด จนทำให้ความดันภายนอกและภายในปอดเท่ากันแล้วอากาศก็จะไม่เข้าสู่ปอดอีก เรียกว่า การหายใจเข้า (inspiration) เมื่อกล้ามเนื้อกระบังลมและกล้ามเนื้อยึดซี่โครงด้านนอกคลายตัวลง ทำให้ปอดและ ทรวงอกมีขนาดเล็กลง ปริมาตรของอากาศในปอดจึงลดไปด้วยทำให้ความดั ภายในปอดสูงกว่าบรรยากาศภายนอก อากาศจึงเคลื่อนที่ออกจากปอดจนความดันในปอดลดลงเท่ากับความดันภายนอก อากาศก็จะหยุดการเคลื่อนที่ซึ่ง เรยี กวา่ การหายใจออก (expiration) การหายใจเข้าและการหายใจออกนี้จะเกิดสลับกันอยู่เสมอในสภาพปกติผู้ใหญ่จะหายใจประมาณ 15 ครั้ง ต่อนาที ส่วนในเด็กจะมีอัตราการหายใจสงู กว่าผู้ใหญ่เล็กน้อย ในขณะที่ร่างกายเหนื่อยเนื่องจากทำงานหรือเล่นกีฬา อยา่ งหนักอัตราการหายใจจะสงู กวา่ นม้ี าก กลมุ่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทุมวนั

ระบบหายใจ (RESPIRATORY SYSTEM) -33- ความจุของปอด ปริมาตรอากาศที่หายใจเข้าปกติ แต่ละครั้งมีประมาณ 500 ลูกบาศก์เซนติเมตร ถ้าบังคับให้มีการหายใจเข้า เต็มที่มากที่สุด จะมีอากาศเข้าไปยังปอดเพิ่มมากขึ้นจนอาจถึง 6,000 ลูกบาศก์เซนติเมตร ซึ่งเป็นระดับที่ปอดจะจุ อากาศได้เต็มที่เช่นเดียวกับการบังคับการหายใจออกเต็มท่ี อากาศจะออกจากปอดมากที่สุดเท่าท่ีความสามารถ ของกล้ามเน้ือกะบังลมและกล้ามเนื้อซี่โครงจะทำได้ ซึ่งจะเห็นว่าเมื่อหายใจออกเต็มที่ แล้วยังคงมีอากาศตกค้างใน ปอดประมาณ 1,100 ลูกบาศกเ์ ซนติเมตร ในคนที่ออกกำลังกายอยู่เสมอเช่น นักกีฬา ซึ่งสามารถสูดลมหายใจเข้าเต็มที่ได้มากกว่าคนทั่วไปเพราะ กล้ามเนอ้ื ท่ีใช้ในการสดู ลมหายใจทำงานได้ดี คนกลุ่มน้จี ะทำกิจกรรมอยูไ่ ด้นานและเหนื่อยชา้ กว่าคนท่ัวไป การศึกษา ปริมาตรของอากาศในปอดของคนดว้ ยเคร่ือง spirometer สามารถนำมาเขยี นกราฟได้ดงั น้ี การแลกเปลีย่ นแกส๊ ในรา่ งกาย การแลกเปล่ยี นแกส๊ ในร่างกายของคนเกดิ ข้ึน 2 แห่งคือท่ปี อดและท่เี นอ้ื เยื่อ • ทปี่ อดเปน็ การแลกเปลยี่ นแก๊สระหว่างในถุงลมปอดกับเสน้ เลือดฝอย โดยออกซเิ จนจากถุงลมปอดจะแพร่เข้า สู่เส้นเลือดฝอยรอบ ๆ ถุงลมปอดและรวมตัวกับฮีโมโกลบิน (haemoglobin; Hb) ที่ผิวของเม็ดเลือดแดง กลายเป็นออกซีฮีโมโกลบิล (oxyhemoglobin; HbO2) ซึ่งมีสีแดงสด เลือดที่มีออกซีฮีโมโกลบินนี้จะถูกส่ง เข้าสหู่ วั ใจและสูบฉดี ไปยงั เนอ้ื เย่อื ตา่ ง ๆ ท่วั รา่ งกาย • ที่เนื้อเยื่อออกซีฮีโมโกลบินจะสลายให้ออกซิเจนและฮีโมโกลบิน ออกซิเจนจะแพร่เข้าสู่เซลล์ทำให้เซลล์ ของเน้ือเยื่อไดร้ ับออกซเิ จน ในขณะที่เนื้อเยื่อรับออกซิเจนนั้น คาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นในเซลล์ก็จะแพร่เข้าเส้นเลือด คาร์บอนไดออกไซด์ส่วนใหญ่จะทำปฏิกิริยากับน้ำในเซลล์เม็ดเลือดแดงเกิดเป็นกรดคาร์บอนิก (H2CO3) ซึ่งแตกตัว ต่อไปได้ไฮโดรเจนคาร์บอเนตไอออน (HCO3-) และไฮโดรเจนไอออน (H+) เมื่อเลือดที่มีไฮโดรเจนคาร์บอเนตไอออน มากไหลเข้าสู่หัวใจจะถูกสูบฉีดต่อไปยังเส้นเลือดฝอยรอบ ๆ ถุงลมปอด ไฮโดรเจนคาร์บอเนตไอออนและไฮโดรเจน ไอออนจะรวมตัวกันเป็นกรดคาร์บอนิกแล้วจึงสลายตัวเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำในเซลล์เม็ดเลือดแดง กลุม่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทมุ วนั

-34- เอกสารประกอบการเรยี นรายวชิ า ว32242 รายวชิ าชวี วทิ ยา4 เป็นผลให้ความหนาแน่นของคารบ์ อนไดออกไซด์ในเส้น เลือดฝอยสงู กวา่ คาร์บอนไดออกไซดใ์ นถุงลมปอด จึงเกิดการ แพรข่ องคาร์บอนไดออกไซดจ์ ากเส้นเลือดฝอย เข้าสถู่ ุงลมปอด ศนู ย์ควบคมุ การสดู ลมหายใจ ศูนย์ควบคุมการหายใจ (the respiratory centers) อยู่ที่สมองส่วนเมดัลดาออบลองกาตา (medulla oblongata) โดยเป็นเซลล์ประสาทกระจายอยู่ทางด้านข้างทั้งสองข้าง ศูนย์นี้จะมีความไวต่อปริมาณของแก๊ส คาร์บอนไดออกไซด์หรือไฮโดรเจนคาร์บอเนตไอออนและไฮโดรเจนไอออน ซึ่งสารต่าง ๆ เหล่านี้จะกระตุ้นทำให้เกิด การหายใจเข้าเพิ่มมากขึ้น ดังนั้นถ้าหากมีแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดเพิ่มขึ้น ก็จะทำให้เกิดการการกระตุ้น เพ่มิ ข้นึ ดว้ ย กลมุ่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทมุ วนั

ระบบหายใจ (RESPIRATORY SYSTEM) -35- รงควัตถุทเี่ กย่ี วข้องกับการหายใจ 1. Hemoglobin พบทีเ่ ม็ดเลือดแดง - เนอื่ งจาก O2 ละลายในนำ้ (plasma) ไดน้ ้อย จงึ ตอ้ งมี respiratory pigment ช่วยขนย้าย O2 - การจบั ของ Hb กับ O2 เป็นแบบ reversible โดยจบั กับ O2 เมื่อ PO2สูง (ที่ปอด) และปล่อย O2เมอื่ PO2ตำ่ (ทc่ี apillary) - O2 จับกับ heme ของ Hb 2. Myoglobin พบทกี่ ลา้ มเน้ือ - โครงสร้างของmyoglobin (Mb) จะคล้ายกับ globin ของ Hb กล้ามเนือ้ ท่มี ี Mb มากจงึ มสี แี ดง - Mb มี affinity ในการจบั กบั O2 สูงกว่าHb, O2 จงึ เคลื่อนจาก Hb (ในเลือด) สู่ Mb (กล้ามเนือ้ ) - เมอ่ื สัตว์มกี จิ กรรมมาก O2 จากเลอื ดไม่พอไปเลยี้ งกลา้ มเนอื้ PO2 ต่ำกว่า 20 mmHg Mb จะปล่อย O2 ปจั จยั ท่ีมผี ลต่อการจบั (affinity) ของ Hb กับ O2 1. ค่าความเป็นกรด-ดา่ งของเลือด (blood pH) กลมุ่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทุมวนั

-36- เอกสารประกอบการเรยี นรายวชิ า ว32242 รายวชิ าชวี วทิ ยา4 2. อณุ หภูมขิ องเลือด (blood temperature) 3. คาร์บอนมอนอกไซด์ (carbon monoxide) - CO มี affinity ตอ่ heme มากกวา่ O2 กล่มุ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทมุ วนั

ระบบหายใจ (RESPIRATORY SYSTEM) -37- ตอนท่ี 1 : จงเขียนเครือ่ งหมาย / หนา้ ขอ้ ความท่ถี กู และเขียนเครือ่ งหมาย x หน้าข้อความท่ีผิด ......... 1. กระบวนการหายใจเกิดขึน้ กบั ทุกเซลลแ์ ละเกดิ ตลอดเวลา ......... 2. แกส๊ คาร์บอนไดออกไซด์ ทำปฏิกริ ิยากับสารอาหาร เกิดพลงั งาน นำ้ และแก๊สออกซิเจน ......... 3. อตั ราเร็วของการหายใจข้ึนอยู่กับความเข้มข้นของแกส๊ ออกซิเจนในเลือด ......... 4. การแลกเปล่ียนแกส๊ ออกซเิ จนและแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เกิดข้ึนท่ีถงุ ลมภายในปอด ......... 5. เมอื่ เปา่ ลมหายใจลงในนำ้ ปูนใส น้ำปนู ใสข่นุ แสดงวา่ ลมหายใจออกมแี กส๊ คาร์บอนไดออกไซด์ ......... 6. การหมนุ เวยี นของแกส๊ จะเกดิ ควบคูไ่ ปกบั การหมุนเวียนของเลือด ......... 7. พลังงานทรี่ ่างกายนำมาใชใ้ นการทำกิจกรรมต่างๆ ได้มาจากกระบวนการหายใจ ......... 8. อวยั วะที่ชว่ ยในการหายใจ คือ กระดูกซ่โี ครงและกล้ามเนื้อ ......... 9. แกส๊ ที่สำคัญซ่งึ เก่ียวข้องกับการดำรงชีวติ ของมนุษย์ คอื แก๊สออกซิเจน แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ......... 10. ปรมิ าณแกส๊ คารบ์ อนไดออกไซด์ในเลือดสูงจะทำใหม้ กี ารหายใจเรว็ ข้ึน ตอนท่ี 2 จงเลือกตวั อกั ษรหน้าขอ้ ความทางขวามือมาเติมใน ( ) หน้าข้อความทางซา้ ยมือ ท่ีมีความสมั พนั ธ์กัน ( ) 1. กระบวนการหายใจ ก. เป็นแหลง่ แลกเปลยี่ นแกส๊ ออกซิเจนและแกส๊ คาร์บอนไดออกไซด์ ( ) 2. เมดลั ลาออบลองกาตา ข. กระดูกซโี่ ครงเลอ่ื นสงู ขน้ึ และกะบังลมเล่ือนต่ำลง ( ) 3. ถงุ ลมปอด ค. มีแกส๊ คาร์บอนไดออกไซด์ในเลอื ดมากเกินไปจงึ ต้องมีการเพิ่มแก๊ส ออกซิเจนเข้าไปแทน ( ) 4. การหายใจเข้า ง. กระดูกซี่โครงเลอื่ นตำ่ ลง ขณะทีก่ ะบังลมเลอื่ นสูงขึน้ ( ) 5. การหาว จ. มกี ระดูกออ่ นเรยี งเปน็ รปู เกอื กมา้ ตดิ อยู่ ( ) 6. โรคถุงลมโปง่ พอง ฉ. เป็นปฏกิ ริ ิยาระหว่างสารอาหารกับแกส๊ ออกซิเจนเพ่ือให้เกดิ พลังงาน ( ) 7. หลอดลม ช. ศนู ยค์ วบคมุ การหายใจอยู่ท่สี มองสว่ นทา้ ย ( ) 8. การสะอึก ซ. เป็นแขนงของท่อลมท่แี ยกออกไปมากมายแทรกอยูท่ ัว่ ไปในเนอ้ื ปอด ( ) 9. การหายใจออก ฌ. เกดิ จากการทกี่ ะบังลมหดตวั เป็นจังหวะทำให้อากาศถูกดนั ผา่ นปอด ทนั ทเี ป็นผลใหส้ ายเสยี งสัน่ ( ) 10. หลอดลมฝอย ญ. เกดิ จากการสูบบหุ ร่มี าก กลุ่มสาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทุมวนั

-38- เอกสารประกอบการเรยี นรายวชิ า ว32242 รายวชิ าชวี วทิ ยา4 ตอนท่ี 3 : จงเตมิ คำลงในช่องว่างให้ถกู ตอ้ ง 1. จากภาพขา้ งตน้ M N และ O คือโครงสร้างใดในระบบหายใจ M คือ ................................................................................... N คอื ................................................................................... O คอื ................................................................................... 2. จงอธบิ ายว่าเพราะเหตใุ ดอากาศจากขา้ งนอกจึงเข้าส่รู า่ งกายของเราได้ ............................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................. ............................................... ................................................................................................................................................. ........................... 3. ใชภ้ าพตอบคำถามตอ่ ไปนใ้ี ห้ถูกต้อง ๐A ก. จากภาพ A คือโครงสรา้ งใด .................................................................................................. B ข. จากภาพ B คือโครงสรา้ งใด .................................................................................................. ค. วาดลกู ศรเพื่ออธบิ ายทศิ ทางของการแลกเปลย่ี นแก๊ส คาร์บอนไดออกไซด์และแกส๊ ออกซิเจน ง. เพราะเหตุใดโครงสร้าง A จึงเป็นโครงสรา้ งท่เี หมาะสำหรบั การแลกเปลยี่ นแกส๊ (ตอบมา 3 ข้อ) ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. ......................................... กลุ่มสาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทุมวนั

ววิ ัฒนาการ (EVOLUTION)

-40- เอกสารประกอบการเรยี นรายวชิ า ว32242 รายวชิ าชวี วทิ ยา4 บทท่ี 3 วิวฒั นาการ (EVOLUTION) ความหมายและแนวคิดวิวัฒนาการ วิวัฒนาการ (Evolution) คือ การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นอย่างช้า ๆ ในสิ่งมีชีวิต ซึ่งส่งผลให้สิ่งมีชีวิตมี การ เปลี่ยนแปลงหลาย ๆ ด้าน เชน่ รูปร่าง สรีรวิทยา พฤติกรรม จนกระทง่ั สง่ิ มีชวี ิตดงั้ เดิมกลายเป็น สิ่งมีชวี ิตชนดิ ใหม่ ➢ ววิ ฒั นาการมสี ่วนประกอบสำคญั 3 ส่วนคอื - ความแปรผนั : สง่ิ มชี วี ิตทุกชีวติ ลว้ นมีความแปรผนั แตกต่างกนั ในขนาด รปู ร่าง สีและความแขง็ แรง - การคัดเลือก : ลักษณะเฉพาะบางอย่าง ที่แตกต่างกัน อาจทำให้สิ่งมีชีวิตนั้นอาจรอดมากกว่าสิ่งอื่น สิ่งมีชีวิต บางชนิดอาจปรับตัวใหเ้ ขา้ กบั สภาพแวดล้อมไดด้ ีกว่าชนิดอ่นื - การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม : ลกั ษณะท่ีปรับใหเ้ ข้ากับสง่ิ แวดล้อมไดด้ ีจะมชี ีวิตอยู่รอดและ สืบพันธ์ุให้ ลูกหลานทม่ี ลี กั ษณะที่คัดเลือกไวไ้ ดต้ ่อไป ➢ การศึกษาวิวัฒนาการแบ่งเปน็ 2 ระดับ คอื 1. Microevolution เป็นการศึกษาวิวฒั นาการในระดับประชากรของส่ิงมีชีวิตแตล่ ะสปีชีส์ โดยศึกษาการ เปลี่ยนแปลงส่วนประกอบของพันธุกรรม ของประชากรที่เกิดขึ้นอย่างต่อเน่ืองสะสมไปทีละเล็กน้อย อัน เป็นกลไกที่แท้จริงในกระบวนการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต จนประชากรใหม่มีความแตกต่างจาก ประชากร เดิมมาก (เกิดเปน็ สิง่ มชี ีวติ สปชี ีส์ใหม)่ 2. Macroevolution เป็นวิวัฒนาการที่เกิดขึ้นในกลุ่มสิ่งมชี วี ิตระดับสปีชีส์ขึ้นไป เป็นการเปลี่ยนแปลงที่มี ผลทำให้สิ่งมีชีวิตมีลักษณะรูปร่างและการดำรงชีวิตหลากหลายรูปแบบ โดยการเปลี่ยนแปลงนำไปสู่ สิ่งมีชวี ติ หลากหลายในปัจจุบนั กลุ่มสาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทมุ วนั

ววิ ฒั นาการ (EVOLUTION) -41- ➢ แนวความคดิ เกย่ี วกับกำเนดิ สงิ่ มีชวี ติ และววิ ัฒนาการ มนุษย์ในแต่ละยคุ มีความเชอื่ เก่ยี วกับกำเนดิ ของสง่ิ มีชีวิตและวิวฒั นาการที่แตกต่างกันออกไป แนวคดิ ท่นี ับว่า เป็นจุดเริ่มต้นของความเชื่อใหม่ ๆ ที่ว่าสิ่งมีชีวิตมีวิวัฒนาการมาจากส่ิงมีชีวิตด้วยกันเริ่มเมื่อประมาณ 300 ปีก่อน ครสิ ตศักราช เมื่อมนุษย์ศึกษาเกี่ยวกับธรรมชาติมากขึ้น มีการพัฒนาแนวคิดเชิงวิทยาศาสตร์ โดยอาศัยข้อสังเกต (observation) และการทดลอง (experiment) มาเปน็ หลักฐานในการเสนอแนวคิดใหม่ มีการค้นพบซากดึกดำบรรพ์ (fossil) มากมายนักชีววิทยาจึงเริ่มให้ความสนใจศึกษาเกี่ยวกับกำเนิดและวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวติ มากขึ้นตามลำดับ แนวคิดการกำเนิดสิ่งมชี วี ิตทม่ี ีผถู้ อื คอ่ นขา้ งมากนับจาก สมยั กอ่ นมี 5 ประการคอื 1. สง่ิ มีชวี ิตเกิดจากอำนาจนอกเหนอื ธรรมชาติ (Special Creation) ในสมัยก่อนคริสตศักราช มนุษย์มีความเชื่อว่า สิ่งมีชีวิต ในโลกเกิดจากการบันดาลของผู้สร้าง (creator) ซึ่งมีอำนาจ เหนือธรรมชาติ เช่น พระเจ้าเป็นผู้บันดาลให้เกิดสิ่งมีชีวิต ทุกชนิด โดยสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดถูกสร้างขึ้นมาให้มีลักษณะ เ ฉ พ า ะ ท ี ่ ค ง ท ี ่ ไ ม ่ม ี ก าร เป ล ี ่ย น แ ป ล ง แ ล ะ สิ่ ง ม ี ช ีว ิต ช น ิดเห ล่ า นน้ั เกิดขึ้นพรอ้ ม ๆ กนั 2. สิง่ มีชวี ิตเกิดจากสปอร์ของโลกอืน่ (Cosmozonic Theory) แนวคิดนี้เชื่อว่ามีสปอร์ของสิ่งมีชีวิตปลิวมาตกในโลกหรือมาพร้อมกับอุกกาบาต ที่ตกบนโลก สอดคล้องกับแนวคิดของ อาร์เรเนียส จากแนวคิดดังกล่าวนักวิทยาศาสตร์ให้เหตุผลว่า สิ่งมีชีวิตหรือสปอร์ ของสิ่งมีชีวิตหากถูกส่งมายังโลกจะต้องผ่าน ชั้นบรรยากาศของโลก ดังนั้นสิ่งมีชีวิตเหล่านั้นอาจถูกทำลาย จากรงั สีในชัน้ บรรยากาศ 3. ส่งิ มีชีวิตเกดิ จากสิ่งไม่มีชวี ติ (Spontaneous Generation) แนวคิดนี้เชื่อว่าสิ่งมีชีวิตเกิดจากสิ่งไม่มีชวี ิต เช่น หนอนเกิดจากเนื้อเน่า ปลาเกิดจากโคลนหรือเลน จุลินทรีย์เกิดจากน้ำซุป ความเชื่อดังกล่าวได้รับ การสนับสนุนจากการทดลองของ จอห์น นิดแฮม แนวความคิดนี้ถูกหักล้างไปโดยการทดลองของ ฟรานซิสโก เรดี (Francisco Redi) และ หลุย ปาสเตอร์ (Louis pasteur) กลุ่มสาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทุมวนั

-42- เอกสารประกอบการเรยี นรายวชิ า ว32242 รายวชิ าชวี วทิ ยา4 4. ส่ิงมีชวี ิตเกิดจากส่ิงมชี ีวิต (Biogenesis) แนวความคดิ นเ้ี ชื่อว่า สิ่งมชี ีวิตเกดิ จากส่ิงมีชวี ิตทีม่ ีอยู่เดิมเท่านั้น เชน่ ในการทดลองของเรดี และ ปาสเตอร์ ➢ ฟรานซสิ โก เรดี (Francisco Redi) ฟรานซสิ โก เรดีได้ทดลองเอาปลาตายใสข่ วดโหล 3 ขวด ขวดที่หน่ึงเปิดฝาทง้ิ ไว ขวดที่ 2 ปิดดว้ ยผ้า ขาว ขวดที่ 3 ปิดดว้ ยหนงั สตั ว์ เรดพี บว่าหนอนเกิดขึ้นได้เฉพาะขวดโหลทเี่ ปดิ ฝาทง้ิ ไว้เน่ืองจากมี แมลงวัน ไปเกาะและวางไข่ในขวดโหลนน้ั ได้ ส่วนขวดโหลทีป่ ิดฝาทง้ั สองใบไม่มหี นอนเลย เขาเรียก หนอนนั้นว่า แมกกอตส์ (maggots) ➢ หลยุ ปาสเตอร์ (Louis pasteur) ใช้ขวดแก้วทดลองใส่น้ำต้มเนื้อ แล้วต้มน้ำต้มเนื้อนั้นต่อ เขาดึงปากขวดแก้วที่ใส่ น้ำต้มเนื้อนั้นเป็น รูปตัวเอส (S) โดยไม่ปดิ ปากขวดทดลอง จะไมม่ ีจุลินทรีย์เกดิ ขึ้น เนื่องจากลกั ษณะปาก ขวดรูปตัวเอสน้ีจะดัก จุลินทรีย์ไม่ให้เข้าไปในขวดน้ำต้มเนื้อได้ แต่เมื่อตัดปากขวดรูปตัวเอสออก หรือวาง เอียงให้น้ำสัมผัสอากาศ พบว่ามีจุลินทรีย์เกิดขึ้นจำนวนมาก เนื่องจากจุลินทรีย์ในอากาศสามารถเข้าไป เจริญเติบโตในน้ำต้มเนื้อได้ แสดงว่าจลุ นิ ทรยี ์ทเี่ จรญิ ในนำ้ ต้มเนอื้ ไม่ได้เกดิ ขึ้นเองแต่มีอย่ใู นอากาศ กลุ่มสาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทมุ วนั

ววิ ฒั นาการ (EVOLUTION) -43- 5. สิ่งมีชีวิตเกิดจากวิวฒั นาการตามธรรมชาติ (Naturalistic Theory) การทดลองของโอปาริน และฮอลเดน (A.I. Oparin and J.B.S. Haldane) นักวิทยาศาสตร์ชาว รัสเซยี และอังกฤษในปี 1924 เสนอ แนวความคดิ วา่ ส่งิ มีชีวติ แรกเรมิ่ เกิดในทะเลโดยที่ในขณะนั้นบรรยากาศ ของโลกดึกดำบรรพ์ประกอบด้วย ก๊าซหลายชนิด เช่น มีเทน แอมโมเนีย ไนโตรเจน ไอน้ำ ฯลฯ แต่ไม่มี ออกซิเจนอิสระ และอาศัยพลังงาน จากดวงอาทิตย์ เช่นรังสีอัลตราไวโอเลต รังสีคอสมิก พลังงานจากการ สลายสารกัมมันตรังสีบนโลก ประกอบกับฟ้าแลบฟ้าผ่าทำให้ก๊าซเหล่านั้นเกิดปฏิกิริยาเคมีรวมกันเป็น สารอินทรีย์ เม่อื มฝี นตก สารอนิ ทรียเ์ หลา่ นั้นไดล้ ะลายลงในทะเล สารอนิ ทรีย์หลายโมเลกุลจะรวมตัวใหญ่ข้ึน เรื่อย ๆ จนเกิดเป็นสิ่งมีชีวิตขึ้นโดยบังเอิญ แนวคิดของโอปารินและฮอลเดนได้รับการสนับสนุนจากงาน ทดลองของมลิ เลอร์ และเออเรย์ (S. Miller and H. Urey) ในปี 1953 มิลเลอร์ได้ทำการทดลองเพื่อทดสอบว่าสามารถสังเคราะห์ อินทรียสารจากอินทรียสาร ไดห้ รอื ไม่ โดยสรา้ งเครอ่ื งมือ เป็นภาชนะบรรจุก๊าซชนดิ ต่าง ๆ (CH4 H2 NH3 และไอนำ้ ) เพอ่ื เป็นการจำลอง บรรยากาศของโลกดกึ ดำบรรพ์ให้หมนุ เวยี นผา่ นน้ำเดือดและไอน้ำแลว้ ปลอ่ ยไฟฟา้ แรงสงู เข้าไปในภาชนะน้ัน จากนั้นได้ทำการตรวจสอบพบว่ามีกรดอะมิโนและสารอินทรีย์ที่ เป็น Organic monomer หลายชนิดที่พบ ในขบวนการเมตาโบลิซมึ เกิดขน้ึ ต่อมาได้มีการทดลองในทำนอง เดียวกันนี้ โดยใช้แหล่งพลังงานต่าง ๆ กันไป ปรากฏว่าได้ผล คล้ายคลงึ กัน ทำใหค้ าดว่าครง้ั หน่งึ นาน มาแลว้ ในโลกของเรานีม้ สี ารเคมีท่ีซับซ้อนของสิ่งมชี ีวิตเกิดขึ้นได้เอง จากสารเคมีง่าย ๆ เหมือนกบั ที่ นกั วิทยาศาสตร์ไดท้ ำใหเ้ กดิ ขึ้นในห้องปฏิบัตกิ าร กลมุ่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทมุ วนั

-44- เอกสารประกอบการเรยี นรายวชิ า ว32242 รายวชิ าชวี วทิ ยา4 กำเนิดส่งิ มีชีวิต (The Origin of Life) หลักฐานทางธรณีวิทยาชี้ให้เห็นว่าโลกมีอายุประมาณ 4.5 - 4.6 พันล้านปี การศึกษาอายุของหินโดยใช้ ไอโซโทป ทำให้นักวิทยาศาสตร์ประมาณได้ว่า สิ่งมีชีวิตอุบัติขึ้นบนโลกประมาณ 3.5 - 4.0 พันล้านปี โดยสิ่งมีชีวิต เริ่มแรกน่าจะเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะคล้ายโปรคาริโอตพบในชั้นหินที่เรียกว่า stromatolite ซึ่งเป็นหินตะกอนมี ลักษณะทับถมกันเป็นชั้น ๆ มอี ายุประมาณ 3.5 พันลา้ นปี จากงานของกลุ่มโอปารินและฮอลเดนกับงานของกลุ่มมลิ เลอร์ และเออเรยท์ ำให้นักวทิ ยาศาสตรส์ ่วนใหญ่เชื่อ วา่ ส่งิ มชี ีวิตแรกเร่ิมมีจุดเร่ิมตน้ มาจากการรวมตัวของสารเคมี ซ่ึงจะเรียกกระบวนการเกดิ และววิ ัฒนาการของส่ิงมีชีวิต น้วี ่า กระบวนการ ววิ ัฒนาการทางเคมี (chemical evolution) วิวฒั นาการทางเคมีประกอบด้วย 4 ข้ันตอนคอื 1. การสังเคราะห์สารอินทรีย์หนว่ ยย่อยจากโมเลกลุ สารอนนิ ทรีย์ จากอะตอมของธาตุทีม่ ีอยู่ในบรรยากาศ เช่น ไอน้ำ (H2O) แก๊สแอมโมเนีย (NH ) แกส๊ มีเทน หลงั จากนั้นอนินทรียสารรวมตวั เป็นโมเลกุล อนิ ทรยี สาร เช่น 3 กรดอะมิโน กรดไขมัน น้ำตาล เปน็ ต้น 2. การเกดิ การสังเคราะหส์ ารอินทรยี โ์ มเลกลุ ใหญ่จากสารอนิ ทรยี ห์ น่วยยอ่ ย สารอนิ ทรยี ์โมเลกุลใหญ่เช่น โปรตนี กรดนิวคลีอิก เปน็ ตน้ 3. การรวมกันของโมเลกุลสารอินทรีย์อย่างเป็นระเบียบแบ่งแยกตัวจากสิ่งแวดล้อมเรียกวา่ Protobionts มีการจัดโครงสร้างอินทรียสารให้อยู่ในรูปของอนุภาคทรงกลม ซึ่งคล้ายโครงสร้างพื้นฐานของเซลล์ ซึ่งสามารถ รักษาสภาพภายในของมันเปน็ แตกต่างจากสภาพแวดล้อมภายนอก 4. พฒั นาความสามารถในการสร้างตวั เองเพื่อขยายพนั ธ์ุเพมิ่ จำนวนขน้ึ โดยพัฒนาการใชส้ ารพันธุกรรมใน การถ่ายทอดลักษณะ แม้ว่าในสิ่งมีชีวิตปัจจุบันมี DNA ทำหน้าที่เป็นสารพันธุกรรมแต่ในสิ่งมีชีวิตเริ่มแรกสาร พันธุกรรมน่าจะเป็น RNA โดยเป็น RNA สายสั้น ๆ ในยุคโบราณเชื่อว่าโมเลกุล RNA สามารถสร้างตัวเองขึ้นได้ จากโครงสร้างของ RNA ซึ่งเป็นสายเดี่ยว และสามารถเปลี่ยนแปลงบางส่วน ให้อยู่ในรูปสามมิติ โดยการสร้างพันธะ ไฮโดรเจนในบรเิ วณต่าง ๆ ของสายเดี่ยวทำให้โมเลกลุ RNA ทำหน้าที่เปน็ catalyst โดยตวั มันเอง โดยทำหน้าท่ีคล้าย เอนไซม์ กลมุ่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทมุ วนั

ววิ ฒั นาการ (EVOLUTION) -45- ในปี ค.ศ.1980 Thomas Cech ค้นพบว่า ในเซลล์ปจั จบุ ันบางชนิดสามารถใช้ RNA ทำหน้าทเ่ี ป็นเอนไซม์ใน การตดั สาย RNA และสังเคราะห์ RNA สายใหมไ่ ดเ้ รียก RNA ท่ีทำหน้าที่เป็น catalyst นว้ี ่า Ribosyme จึงเป็นไปได้ ว่าในช่วงเวลาวิวัฒนาการในอดีต RNA มีคุณสมบัติในการสร้างตัวเองขึ้นได้ และเป็นตัวกำหนดการสร้างโพลีเปปไทด์ ด้วย จึงเป็นจุดเริ่มตน้ ของกระบวนการ replication และ translation ของสารพนั ธกุ รรม สำหรับ DNA น้นั มวี วิ ัฒนาการเกิดขึ้นภายหลัง โดยใช้ RNA เปน็ แม่พิมพใ์ นการสร้าง โดย DNA เป็นโมเลกุลที่ ถูกคัดเลือกไว้ให้เป็นโมเลกุลที่ทำหน้าที่เป็นสารพันธุกรรม ขณะที่ RNA ทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการถ่ายทอดข้อมูล ทางพันธุกรรม สิ่งมีชีวิตแรกเริ่มที่กำเนิดข้ึนบนโลกนี้อยู่ภายใต้ภาวะทีไ่ ม่มอี อกซิเจนอิสระ (free O ) นักวิทยาศาสตร์ 2 จงึ มีสมมตุ ฐิ านว่าสง่ิ มชี ีวิตเหลา่ นี้ได้พลังงานที่ใช้เพื่อการดำรงชีวิตมาจากการย่อยสลายอนิ ทรีย์สารที่อยู่ในส่ิงแวดล้อม โดยไมต่ ้องใช้ออกซิเจน (anaerobic condition) ซึง่ ในปัจจบุ นั มีแบคทีเรยี หลายชนิดทดี่ ำรงชวี ิตอยู่ได้ในสภาวะท่ีไม่มี ออกซิเจนเช่นกัน เมื่อระยะเวลาผ่านไป (ซึ่งอาจเป็นหลายพันปี หรือหลายล้านปี) แหล่งพลังงานเหล่านี้มีจำนวนลด น้อยลงไม่พอเพียงต่อสิ่งมีชีวิตที่เพิ่มจำนวนมากขึ้นบนโลก จึงอาจเป็นไปได้ว่ามีสิ่งมีชีวิต บางชนิดหาวิธีการได้ พลังงานจากการกินสิง่ มีชีวิตชนิดอื่นเป็นอาหาร มีการย่อยสลายสารอาหารจากเหยื่อ และมีของเสียจากกระบวนการ เมทาบอลิซึมปลดปล่อยออกมาในรูปคาร์บอนไดออกไซด์ (CO ) ดังนั้นสิ่งมีชีวิตในยุคต้น ๆ บนโลกดำรงชีวิตแบบ 2 heterotrophs กลุม่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทุมวนั

-46- เอกสารประกอบการเรยี นรายวชิ า ว32242 รายวชิ าชวี วทิ ยา4 สำหรับสิ่งมีชวี ติ ท่มี ีการดำรงชีพแบบ autotrophs มีวิวฒั นาการเกิดขึ้นภายหลงั โดยมีสงิ่ มีชีวิตบางชนิดผลิต โมเลกุลที่คล้ายคลึงกับคลอโรฟิลล์ขึ้นมา ทำให้มีความสามารถในการนำพลังงานจากแสงอาทิตย์ มาเปลี่ยนให้เป็น พลังงานเคมีเก็บสะสมไว้ในโมเลกลุ คาร์โบไฮเดรตซงึ่ ก็คือกระบวนการสังเคราะหด์ ้วยแสง (photosynthesis) ท่ีพบใน สาหร่ายสีเขียวและพืชปัจจุบัน กระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงที่มีการพัฒนาขึ้นมา ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลง บรรยากาศของโลกจากสภาวะที่ไม่มีออกซิเจน เป็นบรรยากาศท่ี มีการสะสมออกซิเจนเพิ่มขึ้น ตามมาด้วยการ เปล่ยี นแปลงวิวัฒนาการของส่งิ มชี ีวติ หลายหลากชนดิ ทีพ่ บอยู่ ในปัจจุบนั อายุทางธรณวี ิทยา อายุทางธรณวี ิทยาสามารถบ่งบอกได้จากมาตราทางธรณีกาลที่มาจาการวเิ คราะห์ลักษณะของหินชั้นหรือหิน ตะกอนซึ่งเปนหินที่มักพบซากดึกดำบรรพ์หรือฟอสซิลที่เป็นร่องรอยของซากพืชหรือซากสัตว์ที่ฝังตัวอยู่ การหาอายุ ของหินดงั กล่าวจึงทำให้เราทราบวา่ สง่ิ มีชวี ิตที่กลายเปน็ ฟอสซิลมีอายเุ ทา่ ใด นักธรณีวิทยาแบ่งเวลานับตั้งแต่โลกเกิดขึ้นมาจนถึงปัจจุบันออกเป็นคาบเวลาจากใหญ่เป็นเล็ก ไดแ้ ก่ บรมยคุ (Eon) มหายคุ (Era) ยุค (period) สมยั (epoch) บรมยคุ แบ่งออกเปน็ 3 บรมยุค คือ บรมยุคอาร์คโี อโซอิก บรมยคุ โพรเทอโรโซอกิ และบรมยุคฟาเนอโรคโซอิก บรมยุคฟาเนอโรโซอิก นบั ตัง้ แต่ 4.6-2.5 พนั ลา้ นปีก่อน เปน็ ช่วงเวลาทโี่ ลกเริม่ ก่อตัวเปน็ ดาวเคราะห์ อุกกาบาตขนาดใหญ่พุ่งชนโลก เปลือกโลกยงั ไม่เสถียร เต็มไปดว้ ยภเู ขาไฟพ่นแก๊สรอ้ นออกมา บรรยากาสเต็มไปด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ 4200 ล้านปกี อ่ น โลกเย็นตวั ลง ไอน้ำควบแน่นเปน็ ฝน 4000 ล้านปกี อ่ น เกิดโมเลกลุ ของ RNA 3500 ลา้ นปกี ่อน เกิดเซลลท์ ี่ไมม่ นี วิ เคลยี ส 3400 ล้านปีก่อน น้ำฝนตกขังบนแอ่งท่ีต่ำกลายเป็นทะเลโบราณ เกิดไซยาโนแบคทีเรีย และ ทำให้บรรยากาศเรม่ิ มแี ก๊สออกซเิ จน บรมยุคโพรเทอโรโซอิก นับต้ังแต่ 2.5 พันล้านปีกอ่ น โลกเยน็ ตัวลง เร่ิมมยี ุคนำ้ แข็งเกิดขนึ้ สลบั กนั ไปทุก ๆ หลายร้อยล้านปี สิ่งมชี ีวติ เซลลเ์ ดยี วและหลายเซลล์เรม่ิ ทวีปรมิ าณเพิม่ ขึน้ 2500 ล้านปีก่อน เกดิ เซลลืที่มนี วิ เคลยี ส 2000 ลา้ นปกี ่อน แกส๊ ออกซเิ จนเพม่ิ ข้ึนจากการสังเคราะห์ดว้ ยแสงของส่งิ มีชวี ติ เกดิ ช้ันโอโซน 1800 ลา้ นปกี ่อน เกดิ การแบ่งเพศของสิ่งมชี ีวิต 1400 ลา้ นปกี ่อน ปรมิ าณแก๊สออกซเิ จนเทา่ กับร้อยละ 18 ของปจั จบุ นั 600 ล้านปีก่อน เกิดสงั คมของสิ่งมีชวี ิต กลุ่มสาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทุมวนั

ววิ ฒั นาการ (EVOLUTION) -47- นอกจากนั้นในการศึกษาซากของส่ิงมีชีวิตดึกดำบรรพ์นักธรณีวิทยากำหนดคาบเวลาในบรมยุคโพรเทอโรโซ- อกิ วา่ พรีแคมเบียน เนื่องจากเป็นยคุ ทีย่ ังไม่มซี ากส่ิงมชี ีวติ ดึกดำบรรพ์ปรากฏชดั เจน บรมยุคฟาเนอโรโซอิก อยู่ในช่วง 500 ล้านปีก่อนจนถึงปัจจุบัน เป็นช่วงเวลาที่มีสิ่งมีชีวิตอยู่จำนวนมากทั้งในมหาสมุทรและ บนแผ่นดนิ บรมยุคฟาเนอโรโซอิกถูกแบง่ ย่อยออกเป็น 3 มหายุค ดงั น้ี 1. มหายุคพาเลโอโซอิก อยู่ในชว่ ง 545-245 ลา้ นปกี ่อน แบง่ ออกเป็น 6 ยุคดังน้ี ยุคแคมเบรียน อยู่ในช่วง 545-490 ล้านปีก่อน เกิดทวีปใหญ่รวมตัวกันทางขั้วโลกใต้ เป็นยุคของ แบคทีเรียสีเขียวและสัตว์มีกระดอง เป็นช่วงเวลาที่สัตว์อาสัยอยุ่ในทะเล แผ่นดินว่างเปล่า สัตว์มีประดองเช่น ไทรโล ไบต์ หอยสองฝา ฟองนำ้ และหอยทาก ไทรโลไบตส์ ูญพันธุใ์ นชว่ งปลายยุคนี้ ยุคออร์โดวิเชียน อยู่ในช่วง 490-443 ล้านปีก่อน ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว สโตรมาโทไลต์ลดลง เกิดปะการัง ไบโอซัวร์ และหมึก สัตว์ทะเลแพร่พันธุข์ ึ้นสู้บริเวณน้ำตื้น เกิดสัตว์มีกระดูกสันหลงั ครง้ั แรกคอื ปลาไม่มีขากรรไกร เกิดสปอรข์ องพชื บกคร้งั แรก ยุคไซลูเรียน อยู่ในช่วง 443-417 ล้านปีก่อน เกิดสิ่งมีชีวติ ใต้ทะเลลึกซ่ึงใช้พลังงานเคมีจากภเู ขาไฟ ใต้ทะเล (Hydrothermal) เกิดปลามีขากรรไกรและสัตวบ์ กข้นึ เป็นคร้งั แรก ยุคดโี วเนยี น อยูใ่ นช่วง 417-354 ล้านปีกอ่ น อเมรกิ าเหนอื กรีนแลนด์ สกอตแลนด์ รวมตวั กับยุโรป ถือเป็นยุคของปลา ปลามีเหลือกแพร่พันธุ์เป็นจำนวนมาก เกิดปลาฉลาม หอยฝาเดียว (Ammonite) และแมลงข้ึน เปน็ คร้ังแรก บนบกเร่ิมมีพชื ทีข่ ยายพันธ์ุด้วยเมล็ด และมีป่าเกิดขน้ึ ยุคคาร์บอนิเฟอรัส อยู่ในช่วง 354-295 ล้านปีก่อน บนบกเต็มไปด้วยเฟริ์นขนาดยักษ์ ปกคลุมห้วย หนอง คลอง บึง กลายเป็นแหล่งน้ำมันดิบที่สำคัญในปัจจุบัน มีการแพร่พันธุ์ของแมลงและสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ เริ่มมีววิ ัฒนาการของสตั ว์เลื้อยคลาน กำเนดิ ไมต้ ระกลู สน ยุคเพอร์เมียน อยู่ในช่วง 295-248 ล้านปีก่อน เปลือกโลกรวมกันเป็นทวีปขนาดใหญ่ชื่อว่า พันเจีย ในทะเลเกิดแนวปะการังและไบโอซัวร์บนบกเกิดการแพร่พันธุข์ องสตั ว์เล้ือยคลานเลี้ยงลุกด้วยนม ในปลายยุคนี้มกี าร สญู พันธค์ุ ร้ังย่ิงใหญ่ สิ่งมีชีวติ หายไปรอ้ ยละ 96 ของสปชี ีส์ 2. มหายคุ เมโสโซอิก อย่ใู นช่วง 245-65 ล้านปกี อ่ น ถกู แบง่ ย่อยเป็น 3 ยุค คอื ยุคไทรแอสสิก อยู่ในช่วง 248-205 ล้านปีก่อน เกิดสัตว์เลื้อยคลานเลี้ยงลูกด้วยนม ละสัตว์ต้น ตระกลู ไดโนเสาร์ ปา่ เต็มไปดว้ ยสนและเฟริน์ ยุคจูแรสสิก อยู่ในช่วง 205-144 ล้านปีก่อน เป็นยุคที่ไดโนเสาร์ครองโลก เริ่มมีสัตว์ปีกจำพวกนก ไม้ในป่ายังเปน็ พชื ไร้ดอก ในทะเลมีหอยแอมโมไนต์ ยุคครีเทเชียส อยู่ในช่วง 144-65 ล้านปีก่อน มีงู นก และพืชมีดอก ไดโนเสาร์มีวิวัฒนาการให้มีนอ ครีบหลัง ผิวหนังหนาสำหรับป้องกันตัว ในปลายยุคนี้มีการสูญพันธุ์ครั้งยิ่งใหญ่ ไดโนเสาร์สูญพันธุ์ทั้งหมด สิ่งมีชีวิต สูญพันธุป์ ระมาณรอ้ ยละ 70 ของสปีชสี ์ กลุ่มสาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ โรงเรยี นสาธติ มหาวทิ ยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ ปทุมวนั