Unit 3Maintenance of Life

โดย ร.ศ . ดร.สจุนิดา มาลัยวจิติรนนท์

ท้ังหมด 11 ชัว่โมง

GENERAL BIOLOGY: 2303105

TOPICS1. Animal nutrition (2

ชม.) (Digestive system)2. Circulation and gas

exchange (2.5 ชม.) (Circulatory and

Respiratory system) 3. Controlling the

internal environment (1.5 ชม.)

(Homeostasis and Excretory system)

4. Chemical signal in animals (1 ชม.)

(Endocrine system)5. Nervous system (2

ชม.)6. Sensory and motor

mechanism (2 ชม.)

Nervous systemEndocrine system

immune system

-ในการรกัษาสภาวะธำารงดลุ สตัวจ์ำาเป็นท่ีจะต้องได้รบัพลังงานและสารอาหารจากสิง่แวดล้อมภายนอก และในขณะเดียวกันก็มกีารขบัของเสยีออกสูภ่ายนอก

-สตัวไ์ด้รบัพลังงานและสารอาหารจากสิง่แวดล้อมโดยการทำางานของระบบยอ่ยอาหาร (digestive system) และระบบหายใจ (respiratory system) และขบัของเสยีออกสูส่ิง่แวดล้อมโดยระบบขบัถ่าย (excretory system)

-ระบบไหลเวยีนเลือด (circulatory system) เป็นตัวประสานระบบต่าง ๆ เขา้ด้วยกัน

-ลักษณะพื้นฐานของระบบยอ่ยอาหาร หายใจ ขบัถ่าย และไหลเวยีนเลือด คือ :มลีักษณะเป็นท่อ:มกีารแพรข่องสาร

-การทำางานของทกุระบบถกูควบคมุโดยระบบประสาท (nervous system) และระบบต่อมไรท่้อ (endocrine system)

เอกสารอ้างอิง1. Campbell NA, Reece JB. 2002. Biology 6th ed. Benjamin Cummings, San Francisco.2. Hopson JL, Wessells NK. 1990. Essentials of Biology. McGraw-Hill Publishing Company, New York.3. Postlethwait JH, Hopson JL. 1995. The Nature of Life 3rd ed. McGraw-Hill Publishing Company, New York.4. John GB. 2003. The Living World 3rd ed. McGraw-Hill Publishing Company, New York.5. Solomon EP, Berg LR, Martin DW. Biology 6th ed. Thomson Learning, USA.

TOPICS1. Animal nutrition (2

ชม.) (Digestive system)2. Circulation and gas

exchange (2.5 ชม.) (Circulatory and

Respiratory system) 3. Controlling the

internal environment (1.5 ชม.)

(Homeostasis and Excretory system)

4. Chemical signal in animals (1 ชม.)

(Endocrine system)5. Nervous system (2

ชม.)6. Sensory and motor

mechanism (2 ชม.)

1. ANIMAL NUTRIRION(DIGESTIVE SYSTEM)

undernourishment: การขาดอาหาร(deficient in calories) เป็นเวลานานovernourishment: การได้รบัอาหารปรมิาณมากเกินไปmalnourished: การขาดสารอาหารท่ีจำาเป็น (essential nutrients)

ทำาไมสิง่มชีวีติต้องกินอาหาร?1.เพื่อให้ได้มาซึง่พลังงาน2.เพื่อให้ได้อินทรยีส์ารสำาหรบั นำามาใชส้งัเคราะห์สว่นประกอบ ต่างๆ ของรา่งกาย3.เพื่อให้ได้สารอาหารท่ีจำาเป็น ต่างๆ ท่ีรา่งกายสงัเคราะห์เอง ไมไ่ด้

สารอาหารท่ีจำาเป็น(essential nutrient)สารอาหารท่ีจำาเป็น: สารอาหารท่ีรา่งกายสตัวส์รา้งเองไมไ่ด้ ต้องได้รบัจากอาหารม ี4 ชนิด คือ

1. Essential amino acid รา่งกายคนเราต้องการกรดอะมโินเพื่อใชใ้นการสรา้งโปรตีนจำานวน 20 ชนิด แต่มกีรดอะมโินจำาเป็น(essential amino acid) จำานวน8 ชนิดท่ีรา่งกายสรา้งเองไม่ได้ คือ Tryptophan, Methionine, Valine, Threonine, Phenylalanine, Leucine, Isoleucine, Lysine (ในทารกมตัีวท่ี 9 คือ Histidine)

2.Essential fatty acid ท่ีจำาเป็นในสตัวคื์อ กรดไขมนัไมอ่ิ่มตัว(unsaturated fatty acid) ท่ีพบในคนเชน่ linoleic acid

3.วติามนิ รา่งกายต้องการในแต่ละวนัปรมิาณน้อย ท่ีจำาเป็นมท้ัีงหมด 13 ตัว แบง่เป็น 3.1 water-soluble vitamins ได้แก่ B complex, C 3.2 fat-soluble vitamins ได้แก่ A, D, E, K

4.เกลือแร ่(minerals)

Water-soluble vitamins

Fat-soluble vitamins

แบง่สิง่มชีวีติตามการจดัหาสารอาหาร เป็น 2 พวก คือ

1. Autotroph (auto = self, trophe = nutrition) พวกท่ีสรา้งอาหารได้เองจากสารอนินทรยี ์ได้แก่ พชืสีเขยีวต่าง ๆ

2. Heterotroph (hetero = other) พวกท่ีสรา้งอาหารเองไมไ่ด้ ได้แก่ สตัวต่์าง ๆ

1. Herbivore พวกท่ีกินพชืเป็นอาหาร เชน่ ววั , มา้ , กระต่าย

แบง่ Heterotroph ตามลักษณะของอาหารท่ีกิน เป็น 3 ชนิด คือ

2. Carnivore พวกท่ีกินเน้ือเป็นอาหาร เชน่ เสอื , แมว

3. Omnivore พวกท่ีกินท้ังพชืและสตัวเ์ป็นอาหาร เชน่ แมลงสาบ , อีกา และคน

ลักษณะทางเดินอาหารของพวกท่ีกินพชื(herbivore)เป็นอาหาร

-ฟนัจะมีลักษณะกวา้งและนูนเป็นสนัสำาหรบับดอาหาร-ลำาไสเ้ล็กจะยาว สำาหรบัยอ่ย อาหาร (พชื)ได้ นานๆ

ลักษณะทางเดินอาหารของพวกท่ีกินเน้ือ(carnivore)เป็นอาหาร

-ฟนัจะเหมาะสำาหรบัแทง ฉีก และเค้ียว อาหาร

-ลำาไสเ้ล็กจะสัน้

-มฟีนัหน้า(incisor) และเขีย้ว(canine)ท่ีแหลม

ลักษณะทางเดินอาหารของพวกท่ีกินพชืและเนื้อ(omnivore)เป็นอาหาร

-ฟนัหน้าสำาหรบักัด-เขีย้วไวส้ำาหรบัฉีก-ฟนักรามหน้า(premolar) สำาหรบับด-ฟนักรามหลัง(molar) สำาหรบัเค้ียว

-ลำาไสเ้ล็กจะยาวปากลาง

1. Suspension feeder ให้อาหารชิน้เล็กลอดเขา้สูท่างเดินอาหาร

3. Fluid feeder ดดูกินของเหลวจากสิง่มชีวีติอ่ืนเป็นอาหาร

แบง่ Heterotroph ตามวธิกีารกินอาหาร เป็น 4 ชนิด คือ2. Substrate or Deposit feeder พวกท่ีกินท่ีอยูอ่าศัยของตัวเองเป็นอาหาร

4. Bulb feeder พวกท่ีกินอาหารชิน้ใหญ่

กระบวนการกินอาหาร (food processing) ประกอบด้วย1. Ingestion (การกิน) การนำาอาหารเขา้สู่รา่งกาย2. Digestion (การยอ่ย) การทำาให้อาหารท่ีกินเขา้ ไปมขีนาดเล็กลง 2.1 Mechanical digestion -การเค้ียว 2.2 Chemical digestion -การยอ่ยโดยเอนไซม์3. Absorption (การดดูซมึ)4. Elimination (การขบัออก)

การยอ่ย(digestion) แบง่ตามวธิกีารและชนิดของสตัวไ์ด้ดังนี้1. Intracellular digestion in simple organisms พบในปรสติ (protists) และฟองนำ้า

-มกีารนำาอาหารเขา้สูเ่ซลล์รา่งกายโดยตรง-ยอ่ยอาหารภายในเซลล์ (intracellular digestion)-เคล่ือนยา้ยสารอาหารท่ียอ่ยได้จาก food vacuole สูไ่ซโตพลาสม-ขบักากอาหารออกทาง anal pore

2. Intracellular and extracellular digestion in simple animals พบในหนอนตัวแบน(พลานาเรยี ) และ cnidarians(เชน่ แมงกะพรุน , ไฮดรา)

-ม ีgastrovascular cavity ท่ีเป็นชอ่งสำาหรบันำ้า, อาหาร และอากาศเขา้สูร่า่งกาย

-ทางเขา้และออกของอาหารเป็นทางเดียวกัน (incomplete digestive tract)

-หลังจากอาหารเขา้สู ่gastrovascular cavity จะมกีารปล่อยเอนไซมจ์ากเซลล์ออกมายอ่ย เรยีกการยอ่ยน้ีวา่ extracellular digestion

-อาหารท่ียอ่ยแล้วยงัมขีนาดใหญ่อยู ่จะถกู นำาเขา้สูเ่ซลล์โดยวธิ ีphagocytosis และยอ่ยต่อไป

ขัน้ตอนการยอ่ยแบบ extracellular digestion ในไฮดรา

3. Extracellular digestion in complex animals พบในสตัวส์ว่นใหญ่ ตั้งแต่หนอนตัวกลมจนถึงสตัวม์กีระดกูสนัหลัง

-มทีางเปิดของปาก(mouth)และทวารหนัก(anus) แยกกันเรยีก complete digestive tract หรอื alimentary canal

-crop และกระเพาะอาหารทำาหน้าท่ีเก็บอาหาร (บางครัง้อาจมกีารยอ่ย)-gizzard ทำาหน้าท่ีบดอาหาร

ดดูซมึสารอาหาร

ระบบทางเดินอาหารของคนประกอบด้วย1. ชอ่งปาก (oral cavity)2. คอหอย (pharynx)3. หลอดอาหาร (esophagus)4. กระเพาะอาหาร (stomach)5. ลำาไสเ้ล็ก (small intestine)6. ลำาไสใ้หญ่ (large intestine or colon)7. ลำาไสต้รง (rectum)8. ทวารหนัก (anus)

ชอ่งปาก (oral cavity)-ในชอ่งปากมต่ีอมนำ้าลาย 3 คู่-นำ้าลายประกอบด้วยสารไกลโคโปรตีน ท่ีมลีักษณะลื่น เรยีก mucin มบีทบาท ในการทำาให้อาหารล่ืน กลืนง่าย ป้องกันเยื่อบุชอ่งปากและฟนัไมใ่ห้ผุ

- ในนำ้าลายมนีำ้ายอ่ย amylase สำาหรบัยอ่ยแป้งและไกลโคเจน-ลิ้นในชอ่งปากทำาหน้าท่ีคลกุเคล้าอาหารให้เป็นก้อนเรยีก bolus

คอหอยและหลอดอาหาร(pharynx and esophagus)

1.เมื่อไมม่ีอาหาร esophageal sphincterหดตัว epiglottisยกขึน้ glottisเปิด -ทางเดินหายใจเปิด-ทางเดินอาหารปิด

2.เมื่ออาหารมาถึงคอหอยจะกระตุ้นการกลืน กล่องเสยีง(larynx)และ glottisยกตัวขึน้ epiglottisเคลื่อนตัวลงมาปิด-ทางเดินหายใจปิด-ทางเดินอาหารเปิด

3.esophageal sphincterคลายตัวอาหารเคลื่อนสู่หลอดอาหาร 4.กล้ามเนื้อหด-คลายตัวเป็นจงัหวะ(peristalsis)ดันอาหารจากหลอดอาหารสูก่ระเพาะอาหาร

การยอ่ยอาหารในชอ่งปากของคน

กระเพาะอาหาร(stomach)ต่อมแกสตรกิ (gastric gland) ประกอบด้วยเซลล์ 3 ชนิด1.mucous cell หลัง่เมอืกป้องกันไมใ่ห้

เซลล์กระเพาะถกูยอ่ย2.parietal cell หลัง่กรดเกลือ (HCl)

3.chief cell หลัง่ pepsinogen กรดเกลือเปล่ียน pepsinogen เป็น pepsinacid chyme สว่นผสมของอาหารท่ี กลืนลงไปกับนำ้ายอ่ย

การยอ่ยอาหารในกระเพาะอาหารของคน

การยอ่ยอาหารในกระเพาะอาหารของสตัวเ์คี้ยวเอ้ือง1)เริม่แรกววัจะเค้ียวและกลืนหญ้า ในรูปของbolus เขา้สู่rumen 2)bolusบางสว่นอาจ

เคลื่อนเขา้สูr่eticulum ท้ังrumenและreticulumมsีymbiotic prokaryotesและprotistsทำาหน้าท่ียอ่ยเซลลโูลส และหลัง่กรดอะมโินออกมา

3)อาหาร(cud)บางสว่นจาก(2)จะถกูนำากลับออกมาเค้ียวใหม่

4)ววัจะกลืนcudจาก(3)กลับเขา้สูก่ระเพาะสว่น omasum ท่ีมกีารดดูนำ้ากลับ

5)cudท่ีมปีรมิาณจุลินทรยีม์ากๆ จะเคลื่อนสูก่ระเพาะสว่น abomasum กระเพาะสว่นน้ีมกีาร หลัง่เอนไซมอ์อกมายอ่ยอาหาร ดังนัน้อาจถือได้วา่สว่นนี้เป็นกระเพาะอาหารท่ีแท้จรงิ และ 3 สว่นแรกถือเป็นสว่นขยายของหลอดอาหาร

ลำาไสเ้ล็ก(small intestine)

-เป็นสว่นท่ีมกีารยอ่ยและดดูซมึอาหาร มากท่ีสดุ

-เป็นสว่นท่ียาวท่ีสดุของทางเดินอาหาร ในคน ยาว 6 ม.

-สว่นต้นของลำาไสเ้ล็กเรยีก duodenum ยาว 25ซม . ทำาหน้าท่ีรบัอาหาร(acid chyme)จากกระเพาะอาหาร และยอ่ยต่อโดยอาศัยนำ้ายอ่ยจากตับอ่อน นำ้าดีจากตับและถงุนำ้าดี และนำ้ายอ่ยจากลำาไสเ้ล็กเอง

การยอ่ยโปรตีนในลำาไสเ้ล็กของคน

-เปปไทด์เล็กๆจะถกูยอ่ยต่อโดยdipeptidaseได้เป็นกรดอะมโิน

ในลำาไสเ้ล็กม ีpeptidase enzyme 2 ชนิด1.Endopeptidase สลายพนัธะเปปไทด์ในสายโปรตีน เชน่ trypsin, chymotrypsin2.Exopeptidase สลายพนัธะเปปไทด์จากปลายด้าน นอกของสายโปรตีน เชน่ carboxypeptidase, aminopeptidase (สรา้งจากเซลล์ลำาไสเ้ล็ก)

-dipeptidase ยอ่ย dipeptide

การยอ่ยไขมนัในลำาไสเ้ล็กของคน

การยอ่ยอาหารในลำาไสเ้ล็กของคน

sucrase, maltase, lactase

การดดูซมึอาหารในลำาไสเ้ล็กของคน

-การดดูซมึสารอาหารสว่นใหญ่เกิดท่ีลำาไสเ้ล็ก(jejunumและileum) -เกิดเล็กน้อยท่ีลำาไสใ้หญ่

ระบบนำ้าเหลือง(Lymphatic system)

-lymphatic system นำาของเหลวและโปรตีนกลับสูก่ระแสเลือดโดยนำาเขา้ทางvenae cava-lymph: ของเหลวใน lymphatic vessel (ภายในม ีvalve)-lymph node: เป็นอวยัวะทำาหน้าท่ีกรอง lymphและทำาลายเชื้อโรค ภายในประกอบด้วย connective tissue และเมด็เลือดขาว

ลำาไสใ้หญ่(large intestine) ลำาไสต้รง(rectum) และทวารหนัก(anus)

-ลำาไสต้รงเป็นท่ีเก็บกากอาหาร ซึง่อุดมด้วยจุลลินทรยีแ์ละเซลลโูลส-ระหวา่งลำาไสต้รงและทวารหนักมหีรููด (sphincter) 2 อัน อันแรกอยูใ่ต้อำานาจจติใจ สว่นอีกอันอยูน่อกอำานาจจติใจ

-ลำาไสใ้หญ่ทำาหน้าท่ีดดูนำ้าและเกลือแร่-กากอาหารในลำาไสใ้หญ่เคลื่อนแบบ peristalsisและอยูใ่นลำาไสใ้หญ่นาน 12-24 ชม.

แสดงความสมัพนัธร์ะหวา่งระบบไหลเวยีนเลือดและระบบยอ่ยอาหาร

Peptidoglycan

Glycoprotein

Glycolipid

Lipopolysaccharide