Biology m5

81ชีววิทยา

พลังงานในส่ิงมีชีวิต

สิ่งมีชีวิตจะดํ ารงชีวิตอยูไดตองไดรับพลังงานและสสารจากสิ่งแวดลอม และแหลงพลังงานของสิ่งมีชีวิตในโลกคือ ดวงอาทิตย

สิ่งมีชีวิตที่ใชพลังงานแสงเพื่อการดํ ารงชีวิต เรียกวา โฟโตโทรฟ (Phototroph หรือ Phototrophic organism)ไดแก พืช สาหราย และแบคทีเรียบางชนิด

สิ่งมีชีวิตที่ใชพลังงานจากการรับสารเคมี (สารอนิทรยี) ตางๆ จากสิง่แวดลอม เรยีกวา เคโมโทรฟ (Chemotrophหรือ Chemotrophic organism) ไดแก สัตวตางๆ เห็ดรา และแบคทีเรียทั่วๆ ไป

ปฏิกิริยาเคมีในเซลลของสิ่งมีชีวิตสิ่งมีชีวิตทุกชนิดตองใชพลังงาน (Energy) ในการดํ ารงชีพ หรือทํ ากิจกรรมตางๆ ของสิ่งมีชีวิต ซึ่งพลังงาน

สวนใหญที่สิ่งมีชีวิตใชไดมาจากการสลายสารอาหารดวยกระบวนการทางเคมีไมวาจะนํ าพลังงานนั้นๆ ไปใชทํ าอะไรในการดํ ารงชีพ เชน การหายใจ การเคลื่อนที-่เคลื่อนไหว การขบัถาย การเจรญิเตบิโต การล ําเลยีงสารเขาออกจากเซลล ฯลฯพลังงานทีไ่ดจงึเปนพลงังานเคม ีซึง่พลงังานเคมทีีเ่กดิขึน้ไดนัน้กจ็ะตองไดมาจากปฏิกิริยาเคมี (Chemical reaction) ดวย

82 ชีววิทยา

Respiration

ATPADP + Pi

Food + O2 CO2+ H2O

Chemicalwork

Mechanicalwork

Electricalwork

Transportwork

การถายทอดของพลังงานผาน ATP และการเปลี่ยนรูปของพลังงานในรูปแบบตางๆ

อธิบายเพิ่มเติม- เซลลมีกลไกหลีกเลี่ยงพลงังานกระตุนซึง่สงูเกนิกวาความตานทานของเซลลได โดยการลดระดับความตองการ

ของพลังงานกระตุนใหนอยลง ซึ่งวิธีการที่เซลลลดระดับความตองการพลังงานกระตุนนั้นโดยมีเอนไซมหลายชนิดชวยลดพลังงานกระตุน

- เซลลมีกลไกหลีกเลี่ยงการปลอยพลังงานออกมาอยางรวดเร็วไวได โดยการควบคุมใหปฏิกิริยาการสลายอาหารมีหลายขั้นตอน เพื่อใหพลังงานถูกปลอยออกมาอยางชาๆ ทีละนอย

สิ่งท่ีมีผลตอการเกิดปฏิกิริยาเคมีคะตะลิสต (Catalyst) หมายถึง สารที่ทํ าหนาที่เปนตัวเรงปฏิกิริยาเคมี โดยหลังจากปฏิกิริยาสิ้นสุดแลว

โครงสรางของมันเองไมเปลี่ยนแปลงสิ่งมีชีวิตตองการคะตะลิสตหลายชนิด เพื่อใหปฏิกิริยาทางเคมีตางๆ ภายในรางกายเกิดขึ้นไดงายโดยไมตองใช

พลังงานกระตุนมากเกินกวาที่เซลลจะทนไดหมายเหตุ คะตะลิสตในสิ่งมีชีวิต (Biocatalyst หรือ Organic catalyst) คือ เอนไซม (Enzyme) นั่นเองโดยเอนไซมจะไปลดพลังงานกระตุนของสารทํ าใหเกิดปฏิกิริยาไดเร็วขึ้น แตพลังงานที่เกิดขึ้นยังเทาเดิม


ทฤษฎีอธิบายความจํ าเพาะ (Specificity) ของเอนไซมการที่เอนไซมมีความจํ าเพาะเจาะจงกับโครงสรางของสารตั้งตน (Substrate) สามารถอธิบายไดโดยอาศัยทฤษฎี

ตอไปนี้1. ทฤษฎีแมกุญแจและลูกกุญแจ (Lock and key theory) เสนอโดย อมีลิ ฟชเชอร (Emil Fischer) อธิบายวา

แตละโมเลกุลของเอนไซมจะมบีรเิวณเรง (Active site) ทีเ่ฉพาะเจาะจงกบัสารตัง้ตน (Substrate) ทํ าใหเขากันไดพอดีเหมือนกับการที่ลูกกุญแจสวมเขาพอดีกับแมกุญแจ (ทฤษฎีนี้อธิบายถึงสภาพของบริเวณเรงของเอนไซม วามีรูปรางแนนอน แข็งแกรง)

Enzyme Substrate Enzyme-Substratecomplex

Product

สมการการทํ างานของเอนไซม (E) กับสารตั้งตน (S)

SubstrateActive site

Enzyme Enzyme-Substrate complexEnzyme

a. Degradative reaction

Enzyme Enzyme-Substrate complex Enzyme

Products ProductSubstrates

Active site

b. Synthetic reaction

แผนภาพแสดงกลไกการทํ างานของเอนไซมกับสารa. กระบวนการสลายสารb. กระบวนการสังเคราะหสาร

2. ทฤษฎีชักนํ าใหเหมาะสม (Induced-fit theory) เสนอโดย คอชแลนด (Koshland) เมื่อสารตั้งตนเขาไปจับบริเวณเรงของเอนไซมจะเหนี่ยวนํ าใหเอนไซมเปลี่ยนโครงรูปใหเหมาะสม ทํ าใหสามารถจับตัวกับสารตั้งตนไดดีขึ้นทํ าใหเอนไซมทํ าหนาที่เรงปฏิกิริยาไดสารผลิตภัณฑ (ทฤษฎีนี้อธิบายถึงความยืดหยุนและลักษณะไมแข็งของเอนไซมบางชนดิทีบ่รเิวณเรง (Active site) จึงสามารถเปลี่ยนโครงรูปใหเหมาะสมได)


Enzyme(Note active site

larger than substrate)(b) Induced fit model

Enzyme-Substratecomplex (Enzymechanges shape)

complexEnzyme-Substrate

(a) Lock-and-key model

SubstratesEnzyme

Substrates

ภาพแสดงการทํ างานของเอนไซม(a) ภาพแสดงการเรงปฏิกิริยาของเอนไซมตามทฤษฎีแมกุญแจและลูกกุญแจ (เอนไซมไมเปลี่ยนรูปราง)(b) ภาพแสดงการเรงปฏิกิริยาของเอนไซมตามทฤษฎีชักนํ าใหเหมาะสม (เอนไซมสามารถเปลี่ยนรูปรางได

เล็กนอยขณะทํ าปฏิกิริยา)

ตัวยับยั้งเอนไซม (Inhibitor)ตัวยับยั้งเอนไซม (Inhibitor) หมายถึง สารที่ทํ าใหปฏิกิริยาที่มีเอนไซมเปนตัวคะตะลิสตหยุดชะงักลงได เชน

ไซยาไนด คารบอนมอนอกไซด ฟลูออไรด ยาซัลฟา1. ตัวยับยั้งแบบแขงขัน (Competitive inhibitor) หมายถึง สารที่สามารถเขาไปแยงสารตั้งตน (Substrate)

จับที่บริเวณเรง (Active site) ของเอนไซม ทํ าใหการเรงปฏิกิริยาของเอนไซมลดลง เชน กรดซักซินิก (Succinic acid)กรดมาโลนิก (Malonic acid) กรดออกซาลิก (Oxalic acid) เชน ไซยาไนด (Cyanide) กาซคารบอนมอนอกไซด

2. ตัวยับยั้งแบบไมแขงขัน (Noncompetitive inhibitor) หมายถึง สารที่สามารถเขาไปจับที่บริเวณอื่นบนโมเลกุลของเอนไซมที่ไมใชบริเวณเรง (Active site)

Substrate

(a) (b)

Competitiveinhibitor

EnzymeEnzyme

(c)

Noncompetitive

Enzyme

Substrateinhibitor

ภาพแสดงการทํ าปฏิกิริยาของตัวยับยั้งเอนไซม(a) การทํ าปฏิกิริยาระหวางเอนไซม-สารตั้งตนปกติ (ES complex)(b) การทํ าปฏิกิริยาระหวางเอนไซม-ตัวยับยั้งแบบแขงขัน (EI complex)(c) การทํ าปฏิกิริยาระหวางเอนไซม-ตัวยับยั้งแบบไมแขงขัน (ESI complex หรือ EI complex)


Energy ofactivation Energy of

reactant Energy ofactivation

Energy ofreactant

Energy ofproduct

Energy ofproduct

Energ

y Rele

ased

Energ

y Sup

plied

Energ

y Rele

ased

Energ

y Sup

plied

E without Enzymea E with Enzymea

ภาพแสดงผลของปฏิกิริยาเคมีเมื่อมีเอนไซมและไมมีเอนไซม(พบวาการใชพลังงานกระตุนลดลงอยางมาก)

พลังงานท่ีใชในการสลายพันธะเคมีพลังงานที่ใชในการสลายพันธะเคมี เรียกวา พลังงานพันธะ (Bond energy) พลังงานที่เกิดขึ้นจากปฏกิริยิาเคมี

มี 2 ประเภท คือ1. ปฏิกิริยาคายพลังงาน (Exergonic reaction) หมายถึง ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นแลวจะปลอยพลังงานออกมา >

พลังงานกระตุนที่ใสเขาไป เชน การรวมกันของกาซไฮโดรเจน และกาซออกซิเจน หรือการสลายสารอินทรียตางๆ(การหายใจ)

สรุป พลังงานสรางพันธะ > พลังงานสลายพันธะ

ตัวอยางปฏิกิริยาคายพลังงานATP + H2O ADP + Pi + 7.3 kcal/mol

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 36 ATP 2H2 + O2 2H2O + พลังงานสรางพันธะ

2. ปฏิกิริยาดูดพลังงาน (Endergonic reaction) หมายถึง ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นแลวจะปลอยพลังงานออกมา <พลังงานกระตุนที่ใสเขาไป เชน กระบวนการสงัเคราะหดวยแสง การแยกนํ ้าดวยไฟฟา การสงัเคราะหสารอินทรียตางๆในเซลลของสิ่งมีชีวิต

สรุป พลังงานสรางพันธะ < พลังงานสลายพันธะ

ตัวอยางปฏิกิริยาดูดพลังงาน 2H2O + พลังงานสลายพันธะ 2H2 + O2

6CO2 + 12H2O + 18 ATP C6H12O6 + 6O2 + 6H2OADP + Pi + 7.3 kcal ATP


Exergonic reactions (e.g. cellular respiration)

Endergonic reactions (e.g. protein synthesismaking new cells or cell parts)

ATP

Energy

Energy

ADP + Pi

แสดงปฏิกิริยาดูดพลังงาน (Endergonic reaction) และปฏิกิริยาคายพลังงาน (Exergonic reaction)ที่เกิดขึ้นในเซลลของสิ่งมีชีวิต (โดยมี ATP เปนสารตัวกลางในการเก็บสะสมพลังงานและคายพลังงานออกมา)


การหายใจ

การหายใจ (Respiration) คือ กระบวนการออกซิไดสสารอาหาร เชน คารโบไฮเดรต ไขมัน หรือโปรตีนโดยอาศัยการควบคุมของเอนไซมภายในเซลล เพื่อใหไดพลังงานที่เซลลของสิ่งมีชีวิตสามารถนํ าไปใชในกิจกรรมตางๆเพื่อการด ํารงชวีติของเซลล

การหายใจแตกตางจากการเผาไหมเชื้อเพลิงทัว่ไป คอื มเีอนไซมเปนตวัเรงปฏกิริยิาเคมใีหสารตัง้ตนสลายตวั(หลกีเลีย่งการใชพลงังานกระตุนทีส่งูมากๆ และปลอยพลงังานอยางรวดเรว็และรนุแรง) โดยควบคุมใหมีการปลอยพลังงานออกมาทีละนอย โดยปฏิกิริยามีหลายขั้นตอน เซลลสามารถนํ าไปสะสมไวในรูปของสารเคมีที่มีพันธะพลังงานสูง คือATP จึงชวยใหอุณหภูมิไมสูงถึงขั้นที่จะเปนอันตรายตอเซลล

การหายใจระดับเซลล เปนกระบวนการสลายสารอาหาร ประกอบดวยปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชัน อาจเกิดขึ้นในสภาพที่มีออกซิเจน (Aerobic respiration) หรือในสภาพที่ปราศจากออกซิเจน (Anaerobic respiration) หรือการหมัก (Fermentation)

การสลายโมเลกุลของสารอาหารแบบใชออกซิเจนกระบวนการสลายสารอาหาร (Glucose) แบบใช O2 มีปฏิกิริยา 4 ขั้น คือ1. Glycolysis

- เกิดที่ Cytoplasm- ไมใช O2- เกิดกับเซลลของสิ่งมีชีวิตทุกๆ เซลล

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 36 ATP(Glucose) (Carbondioxide)

Typical energy yield = 36 ATPการสลายของสารอาหารแบบใชออกซิเจนมีผลทํ าใหไดพลังงาน ATP เพียงพอกับการทํ ากิจกรรมตางๆ ของ

รางกาย เชน สามารถวิ่งไดในระยะทางไกลๆ (ขึ้นอยูกับความเหมาะสม เพียงพอของกลูโคสและออกซิเจน)ไกลโคลิซิส (Glycolysis) เปนกระบวนการสลายนํ้ าตาล ซึ่งมีคารบอน 6 อะตอม ใหเปนกรดไพรูวิก ซึ่งมี

คารบอน 3 อะตอม โดยไมตองอาศัยออกซิเจนอิสระ กระบวนการนี้เปนกระบวนการขั้นแรกของการหายใจ เกิดขึ้นในไซโตพลาซึมของเซลล

วัตถุดิบที่ใช สิ่งที่เกิดขึ้น 1 Glucose (6C) 2 ATP 2 NAD

2 Pyruvic $a (3C) 4 ATP (ไดรับจริง 2 ATP) 2 NADH2

Glucose 2 PGAL 2 PGA 2 Pyruvic $a (6C) (3C) (3C) (3C)


สมการรวมในขั้นไกลโคลิซิส คือ1 กลูโคส + 2 ADP + 2 ฟอสเฟต 2 กรดไพรูวิก + 2 ATP + 4H

2. การสราง Acetyl Co.A (2C) หรือ Transition reaction- เกิดที่ของเหลว (Matrix) ในไมโตคอนเดรีย- ถือเปนศูนยกลางของการสลายสารอินทรียตางๆการสรางอะซิติลโคเอนไซมเอ เปนขั้นที่กรดไพรูวิกแตละโมเลกุลรวมกับโคเอนไซมเอ (Coenzyme A)

แลวไดเปนอะซิติลโคเอนไซมเอ (Acetyl Coenzyme A)สมการรวมในขั้นการสรางอะซิติลโคเอนไซมเอ คือ

2 กรดไพรูวิก + 2 โคเอนไซมเอ 2 อะซิติลโคเอนไซมเอ + 2CO2 + 4H(3C) (2C)

3. Krebs cycle- เกิดที่ของเหลว (Matrix) ในไมโตคอนเดรีย- เปนปลายทางของการสลายสารอินทรียเปน CO2

วัฏจักรเครบส หรือวัฏจักรของกรดซิตริก (Krebs cycle หรือ Citric acid cycle) เปนขั้นที่อะซิติล-โคเอนไซมเอ ซึ่งมีคารบอน 2 อะตอม รวมกับสารที่มีคารบอน 4 อะตอม กลายเปนสารที่มีคารบอน 6 อะตอม ตอมาสารที่มีคารบอน 6 อะตอม จะถูกเปลี่ยนไปเปนสารที่มีคารบอน 5 อะตอม และในที่สุดไดสารที่มีคารบอน 4 อะตอมตามเดิม ซึ่งจะเขารวมกับอะซิติลโคเอนไซมเอตัวอื่นอีกตอไปเปนวัฏจักร

สมการรวมในขั้นวัฏจักรเครบส2 อะซิติลโคเอนไซมเอ + 6H2O + 2ADP + 2 ฟอสเฟต 4CO2 + 2ATP + 16H + 2 โคเอนไซมเอ

สรุปสาระสํ าคัญ- วัฏจักรเครบส เปนขั้นที่ได H อะตอม และ CO2 มากที่สุด- วัฏจักรเครบส ถือเปนปลายทางของการสลายสารอินทรียใหเปนกาซ CO2- วัฏจักรเครบส มีการลดจํ านวน C อะตอม คือ 6C 5C 4C ตามลํ าดับ


Oxaloacetate

Acetyl-CoA

Citrate

Isocitrate

NADH-ketoglutarateα

NADHSuccinyl-CoA

ATPADP

SuccinateFAD

Fumarate

Malate

NADH

2C

6C

6C

5C

4C

NAD+

NAD+

NAD+

H2OCO2

CO2

KrebsCycle

FADH2

4C

4C

4C 4C

รูปแสดงขั้นตอนของวัฏจักรเครบส (4C หมายถึง Oxaloacetic acid, 6C หมายถึง Citric acidและ 5C หมายถึง α-ketoglutaric acid) เพียง 1 วัฏจักรเทานั้น

4. Electron transfer- เกิดที่ผนังชั้นในไมโตคอนเดรีย- ใช O2 ในขั้นนี้ (O2 เปนตัวรับ H2 เปนตัวสุดทาย)- ได ATP มากที่สุด

การถายทอดอิเล็กตรอน (Electron transfer) เปนขั้นที่ไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาตางๆ ถูกสารที่เปนตัวรับไฮโดรเจน (Hydrogen acceptor) รับไปแลวถายอิเล็กตรอน (e-) ของไฮโดรเจนใหไซโตโครม (Cytochrome)ชนิดตางๆ สวนโปรตอนของไฮโดรเจน (H+) จะหลุดเปนอิสระ สํ าหรับอิเล็กตรอนที่ไซโตโครมรับไปจะถายทอดไปยังไซโตโครมตัวอื่น จนในที่สุดจะหลุดเปนอิสระ จากนั้นทั้งโปรตอนและอิเล็กตรอนที่หลุดเปนอิสระจะรวมกับออกซิเจนที่ไดรับจากการหายใจทํ าใหเกิดนํ้ าขึ้น

ในระหวางการถายทอดอิเล็กตรอน พลังงานจะถูกปลอยออกมาทีละนอยๆ โดย ADP และฟอสเฟตรับไปทํ าใหเกิด ATP ขึ้นถึง 32-34 โมเลกุล ดังสมการ

24H + 6O2 + 34ADP + 34 ฟอสเฟต 12H2O + 34ATP


Flavoprotein

Coenzyme Q Cytochrome b

Cytochrome c

Cytochrome a

Cytochrome a3

ADP + Pi

ADP

H O212 O2

2H+

ศักยไฟฟาADP + Pi

ADPH+

ADP + Pi

ADP FADH2

FAD

2e-

2e-

NADH

NAD+

ระดับพลังงานRelative energy level

Low

Hight

2e-

แสดงขั้นตอนการถายทอดอิเล็กตรอน หรือลูกโซของการหายใจ (Respiratory chain)หรือการถายทอดไฮโดรเจน (H-transfer)

สรุปกระบวนการถายทอดอิเล็กตรอน1. NAD ⋅ H + H+ FAD ⋅ H2 Cytochrome b Cytochrome c Cytochrome a

O22. ขั้นที่มีพลังงานสูงในการสราง ATP คือ NAD ⋅ H + H+ FAD ⋅ H2 Cytochrome b

Cytochrome c และชวง Cytochrome a O2 (ดังแผนภาพขางบน)3. แหลงทีเ่กดิการถายทอดอเิลก็ตรอน คอื เยือ่ชัน้ในของไมโตคอนเดรยี (กระบวนการเกดิควบคูไปกบั 3 กระบวน-

การแรก)4. เปนขั้นที่มี ATP เกิดขึ้นมากที่สุด และมี O2 เขามารับอิเล็กตรอนและโปรตอนของไฮโดรเจนเปนตัวสุดทาย

ที่ทํ าใหเกิด H2O ขึ้น


วัตถุดิบที่ใช สิ่งที่เกิดขึ้น24H+

12 (อะตอมออกซิเจน)

34ADP + 34Pi

10NADH2(ไดพลังงาน = 10 × 3 = 30ATP

2FADH2(ไดพลังงาน = 2 × 2 = 4ATP

12H2O

Glucose

ATP Glycolysis

2 Pyruvate

2 Acetyl-Co.A

Krebs cycleATP

Cytos

olMi

tocho

ndrio

n

2

2

4 CO2

2 CO2

2 NADH

2 NADH

6 NADH

2 FADH2

Electr

on Tr

anspo

rt Sy

stem

ATP4

ATP18

ATP6

ATP4

ATP4ATP Yield

ATP36

ATP32+

O2 H O2

แผนภาพแสดงพลังงานที่ไดจากการสลายกลูโคส 1 โมเลกุล


การสลายสารอาหารเกิดขึ้นท่ีสวนใดของเซลลไมโตคอนเดรีย (Mitochondrion หรือ Mitochondria) เปนอวัยวะของเซลล มีลักษณะเปนแทงยาวรี

มีเยื่อหุม 2 ชั้น คือ1. เยื่อชั้นนอก (Outer membrane) มีลักษณะเรียบ ทํ าหนาที่คอยควบคุมการผานเขา-ออกของสาร2. เยื่อชั้นใน (Inner membrane) มีลักษณะหยักไปมาคลายวิลลัสในลํ าไสเล็กของคน เรียกวา คริสตา

(Crista) ที่เยื่อชั้นในมีโครงสรางเล็กๆ ลักษณะเปนเม็ดกลมๆ เรียกวา Inner membrane particle ติดอยูเต็มไปหมดโครงสรางเล็กๆ นีท้ ําหนาทีเ่ปนแหลงเกบ็สารทีเ่ปนตวัรบัไฮโดรเจนและตวัรบัอเิลก็ตรอน ถัดจากเยื่อชั้นในเขาไปมีของเหลวบรรจุอยู เรยีกวา มาตรกิ (Matrix) ภายในเซลลของเหลวนีม้เีอนไซมหลายชนดิทีเ่กีย่วของกับการหายใจในขั้นวัฏจักรเครบส

Inner membrane(where acetylCo.A is formed) Outer membrane

Liquid portion of cytoplasm(where glycolysis takes place)

Inner membrane

ATP-forming paticles

Matrix

(where the Krebscycle takes place)

(Cristae)

แสดงโครงสรางของไมโตคอนเดรีย ซึ่งถือเปนศูนยกลางของการสลายอาหารแบบใช O2 ซึ่งมีผนังดานใน (Cristaeเปนที่เกิดกระบวนการถายทอดอิเล็กตรอน สวน Matrix เปนแหลงที่เกิดการสราง Acetyl Co.A และวัฏจักรเครบส)

Pyruvate from cytoplasm (Inner membrane)

Electron transport system

OUTERCOMPARTMENT

INNERCOMPARTMENT

(ATP synthase)

Many ATPATP

NADH

NADHKrebscycle

Acetyl CoA

H+

O2

H O22e-

FADH2

แสดงกระบวนการถายทอดอิเล็กตรอนซึ่งเกิดขึ้นที่ผนังชั้นในของไมโตคอนเดรีย


ขอควรทราบเพิ่มเติมไซโตโครม (Cytochrome) คือ รงควตัถใุนรปูโปรตนี ซึง่มธีาตเุหลก็ (Fe) เปนองคประกอบ มหีนาทีส่ ําคญั คือ

เปนตัวรับและถายทอดอิเล็กตรอน ในกระบวนการหายใจ คือ Cytochrome b c a ตามลํ าดับโคเอนไซม (Coenzyme) หมายถึง กลุมสารอินทรียที่มีวิตามิน B เปนองคประกอบ หนาทีส่ ําคญั คอื เปนตัวรับ

และถายทอดไฮโดรเจน (H-acceptor) ในกระบวนการหายใจ เชน NAD+ , FAD+ และ Co.A

ตารางแสดงโคเอนไซมชนิดตางๆ สวนประกอบและหนาที่ในกระบวนการสลายสารอาหารสาร

(Coenzyme)ยอมาจาก สวนประกอบ หนาที่

NAD+

FAD+

Co.A

Nicotinamide adeninedinucleotideFlavin adenine dinucleotide

Coenzyme A

วิตามิน B5

วิตามิน B2 วิตามินบีรวมPantothenic acid(กรดเพนโทเทนิก)

รับถายทอดไฮโดรเจน (ขั้นที่ 1, 2, 3และ 4)รับถายทอดไฮโดรเจน (ขั้นที่ 3 และ 4)

ตัวนํ าหมูเอซิลเพื่อสราง Acetyl Co.A(ขั้นที่ 2)

Carbohydrates

Glycolysis

Proteins

Aminoacids

Pyruvate

Acetyl Co.A⋅

Fatty acids

GlycerolFats

Krebs cycle

การสลายสารอาหาร 3 ประเภทผานขั้นตอนตางๆ เพื่อเขาสูวัฏจักรเครบส พลังงานที่ถูกดึงออกมาจากสารตัวกลางในขั้นตางๆ จะนํ าไปใชในการสังเคราะหสารอินทรียได (ลูกศรเสนประ)


สรุปสาระสํ าคัญสารที่ถือไดวาเปนตํ าแหนงกลางของกระบวนการ Metabolism (การสลายสารอาหารตางๆ และการสังเคราะห

สารตางๆ) คือ Acetyl Co.A ดังแผนภาพSubstance BreakdownProteins

Amino acids

Nucleic acids

Nucleotides Fatty acids Glycerol

Fats Carbohydrates

Glucose

Glycolysis

Pyruvate

Acetyl Co.A

Krebs cycle

Amino acidsFatty acidsSteroids

Substance Synthesis

Amino acidsHeme pigmentsNH3NH3Mitochondrion

การสลายสารอินทรียตางๆ เขาสูวัฏจักรเครบส

สารอาหารที่สามารถสลายตัวแบบไมใช O2 คือ Glucose, Amino acid (บางชนิด) และ Glycerol (เพราะสามารถสลายตัวเขาที่ชวง Glycolysis คือ เปลี่ยนเปน Pyruvic acid ได) สวนกรดไขมัน (Fatty acid) ไมสามารถนํ ามาสลายตัวแบบไมใช O2 ไดเลย (เพราะจะสลายตัวเปน Acetyl Co.A และเขาวัฏจักรเครบสตอไป จึงตองเปนแบบใชO2 เทานั้น)

การสลายโมเลกุลของสารอาหารแบบไมใช O2การสลายสารอาหารไมจํ าเปนตองใช O2 เสมอไป สิ่งมีชีวิตบางชนิด เนื้อเยื่อบางอยางสามารถไดพลังงานจากการ

สลายสารอาหารโดยไมตองใช O2 สิ่งมีชีวิตเหลานี้ ไดแก พยาธิตัวตืด ยีสต เมล็ดพืช แบคทเีรยีบางชนดิ สวนกลามเนื้อ-ลายเปนตัวอยางของเนื้อเยื่อสัตวชั้นสูงที่สามารถสลายสารอาหารแบบไมใช O2 ได

Ethyl alcohol ในเซลลยีสตเกิดจาก Acetaldehyde + H2 (Acetaldehyde เกิดจาก Pyruvic acid ที่เสียCO2 ออกไปนั่นเอง)

สรุปสมการการสลายสารอาหารแบบไมใช O2 (Anaerobic respiration)- ในราและยีสต 12%

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP (Ethyl alcohol) 13 C

23 ของ C


- ในเซลลกลามเนื้อลายC6H12O6 2C3H6O3 + 2ATP

(Lactic acid)100%C

- พยาธิตัวตืด(C6H10O5)n + H2O 2nC3H6O3 + 2ATP

(Lactic acid)สาระสํ าคัญเตรียมสอบ1. เบียร (Beer) มีแอลกอฮอลประมาณ 4-5%2. ไวน (Wines) มีแอลกอฮอลประมาณ 10-12%3. บรั่นดี และวิสกี้ (Whiskey) มีแอลกอฮอลประมาณ 14%4. ยีสต จะหมักแอลกอฮอลไดสูงสุดประมาณ 12% (ถาสูงกวานี้จะเปนอันตรายตอเซลลของยีสตเอง) เนือ่งจาก

เปนการสลายสารอาหารที่ไมสมบูรณมีพลังงานแฝงอยูมาก สามารถนํ ามาใชเปนเชื้อเพลิงได)5. ยีสต ทํ าใหขนมปงฟู เพราะเกิดกาซ CO2 ขึ้น6. 1 Glucose สลายตัวแบบไมใช O2 ไดพลังงานประมาณ 2 ATP (ประมาณ 5% ของแบบใช O2)7. การสลาย Glucose แบบใช O2 จะไดพลังงานออกมา 277 kcal (38 × 7.3) ซึ่งถากลูโคสสลายตัวหมดสิ้น

จะไดพลังงานสูงสุด 686 kcal คิดเปนพลังงานที่ไดรับจริง = 277686 หรือประมาณ 40% ของพลังงานที่มีอยูในกลูโคส

แผนผังมโนมติแสดงการหายใจระดับเซลล

Cell

สารอาหาร

Cell

สลายเปน

OO

ATP

การหายใจภายใน

การหายใจภายนอก

การหายใจ

การระบายอากาศ

การแพรของ O

การลาํเลียง O และ CO

กลไกควบคุมการหายใจ

2แบบไมใช O ตัวอยาง

แบบใช O

ขั้นตอน

ไกลโคไลซิส

การสรางอะซีติลโคเอนไซม A

วัฏจักรเครบส

การถายทอด-อิเล็กตรอน

6C 2 (3C)ลด C 3C 2C

ลด C 6C 5C

24H + 6O 12H O + 32 34ATP

4C

-

2ATP

ยีสตเอทิลแอลกอฮอลCO

กลามเนื้อลาย

แลกติก

2ATPพยาธิตัวตืด แลกติก

2ATP

2

2

2

22

2

22

2

แผนผังมโนมติแสดงขั้นตอนการหายใจแบบใชออกซิเจน


Glucose

4H

2 ADP

2 ATP

Krebs cycle

Glycolysis

2 CO2

2 Pyruvic acid

4H

(3C)

2 Co.A

2 Acetyl Co.A(2C)

2 H O2

2 Citric acid (6C)

2 Co.A

2 CO22 Ketoglutaric acid-(5C)

16H

2 ATP

2 ADP

4H O2

2 CO2

2 Oxaloacetic acid (4C)

6O2 12H O2Electron transfer

Aerobic respiration

Acetyl coenzyme A

α


การสังเคราะหดวยแสง

การคนควาที่เกี่ยวของกับกระบวนการสังเคราะหดวยแสงการสังเคราะหดวยแสง (Photosynthesis) หมายถึง กระบวนการสรางอาหารพวกคารโบไฮเดรตของพืชสีเขียว

จาก H2O และ CO2 โดยอาศัยคลอโรฟลล แสงสวางเปนตัวชวย และเอนไซมในเม็ดคลอโรพลาสตเปนตัวเรงปฏิกิริยา(Catalyst)

การสังเคราะหดวยแสง เปนกระบวนการเปลี่ยนพลังงานแสง พลังงานเคมีสารอนินทรีย สารอินทรีย

กระบวนการสังเคราะหดวยแสง มีประโยชนตอมนุษย คือ ทํ าใหไดสารอาหาร (แปง และนํ้ าตาล) ไดเชื้อเพลิง(ถาน และไมตางๆ) และไดกาซ O2 มาใชในการหายใจ

6CO2 + 12H2O Light energyChlorophyll

C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

สิ่งมีชีวิตที่สังเคราะหดวยแสงได คือ1. พืชสีเขียวทุกชนิด2. สาหรายทุกชนิด3. แบคทีเรียบางชนิด (Purple sulphur bacteria และ Green sulphur bacteria)4. สาหรายสีเขียวแกมนํ้ าเงิน (Blue green algae)

การสังเคราะหดวยแสง (Photosynthesis)ประกอบดวยปฏิกิริยา 2 ขั้นตอน คือ ปฏิกิริยาที่ใชแสง (Light reaction) และปฏิกิริยาที่ไมใชแสง (Dark

reaction)1. ปฏิกิริยาที่ใชแสง (Light reaction) เปนปฏิกิริยาที่มีบทบาทสํ าคัญในการเปลี่ยนแปลงพลังงานแสงใหเปน

พลังงานเคมี จะเกิดขึ้นไดในขณะที่มีแสงจากดวงอาทิตย หรือแสงประดิษฐสองไปที่รงควัตถุที่อยูในเม็ดคลอโรพลาสตมีรงควัตถุเขารวมในปฏิกิริยานี้ 2 พวก คือ รงควัตถุระบบ 1 (Photosystem I หรือ Photopigment I) และ รงควัตถุระบบ 2 (Photosystem II หรือ Photopigment II) ปฏิกิริยาที่ใชแสง (Light reaction) มีการถายทอดอิเล็กตรอน2 แบบ คือ


Carbon-fixingreactions

EnergycarriersATP andNADPHEnergy

BoostedelectronsChlorophyll Carbohydrate

CarbohydrateOxygen

H O2

Light-trappingreactions

Light energy Carbon dioxide Chloroplast

Plant cell

Leaf

CO2

กระบวนการหลักของการสังเคราะหดวยแสง1.1 การถายทอดอิเล็กตรอนแบบเปนวัฏจักร (Cyclic electron transfer)

Primaryelectronacceptor

Ferredoxin

Cytochromecomplex ADP + Pi

Production of ATP bychemiosmosis

ATPPlastocyanin

P700Photosystem I

Light

+0.4

0

Oxida

tion-

reduc

tion p

otenti

al in

volts

(relat

ive en

ergy l

evel)

-0.6 e-

e-

e-

e-

e-

แสดงการถายทอดอิเล็กตรอนแบบเปนวัฏจักร (Cyclic photophosphorylation)


1.2 การถายทอดอิเล็กตรอนแบบไมเปนวัฏจักร (Noncyclic electron transfer)

สรุป PS I (P700) NADP ⋅ H PS II (P680) ATP

Plastoquinone

Primaryelectronacceptor

ADP + Pi

ATPCytochromecomplexProduction

of ATP bychemiosmosis Plastocyanin

P700

Light

Photosystem I

+PrimaryelectronacceptorFerredoxin

NADPH

NADP+2H+(from medium)

H O2

12 O2 + 2H+

Photosystem IIP680

Light

+0.8

+0.4

0

-0.6

-2e

-2e

-2e

-2e

-2e

-2e-2e

-2e

-2e

Oxida

tion -

reduc

tion p

otenti

al (vo

lts)(re

lative

energ

y leve

l)

กระบวนการถายทอดอิเล็กตรอนแบบไมเปนวัฏจักร (Noncyclic electron transfer)

2. ปฏิกิริยาที่ไมใชแสง (Dark reaction หรือ Calvin cycle หรือ CO2 fixation) เปนกระบวนการที่พืชนํ าสารพลังงานสูง คือ ATP และ NADPH + H+ ซึง่เปนผลทีไ่ดจากปฏกิริยิาชวง Light reaction มาเปลีย่น CO2 ซึ่งมีพลังงานศักยตํ่ าใหเปนคารโบไฮเดรตที่มีพลังงานศักยสูง กระบวนการนี้เกิดขึ้นในสโตรมา (Stroma) ของคลอโรพลาสตโดยไมตองใชแสง (ในที่มีแสงก็เกิดขึ้นได)

เอ็ม คัลวิน (M. Calvin) เอ เบนสัน (A. Benson) และคณะแหงมหาวิทยาลัยแคลิฟอรเนียที่เบิรกเลยไดทดลองและศึกษาเกี่ยวกับปฏิกิริยาที่ไมใชแสงดังกลาวมาแลว จากผลการทดลองยังไดพบวา ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเหลานี้เกิดตอเนื่องกันไมเปนวัฏจักร เรียกวัฏจักรของปฏิกิริยานี้วา วัฏจักรคัลวิน (Calvin cycle)


Metabolites of the Calvin cycleRuBPPGAPGAPPGAL

ribulose bisphosphatephosphoglyceratediphosphoglyceratephosphoglyceraldehyde

These ATP and NADPHmolecules were producedby the light-dependentreactions.

6 PGAPC3

6 NADPH

6 NADPC3

C3

C6

C5

C3+

There is a net gain of one PGAL.

6 PGAL5 PGAL

Regenerationof RuBP

Calvincycle

CO2Reduction

CO2Fixation

CO23

3

3 ATP

3 ADP

These ATP moleculeswere produced by thelight-dependentreactions.

3 RuBP 6 PGA

(Intermediate)

6 ATP

6 ADP

แสดงวัฏจักรคัลวินของพืช


H O2

O2

2CO

NADPH

Photosystem II

Cytochromecomplex

LightAntennacomplex

H+

H+H+

H+

H+ H+

H+

H+

H+

Photosystem I

LightAntenna complex

Stroma

NADP ++

NADPreductase

NADPH

Calvincycle

ATP

ADP + PATP synthaseThylakoid Space

e-

2

e-

e-

Pq

12 O2O2H

ADP

ATP

NADP+Calvincycle

PGALa

Thylakoidmembrane

Thylakoid

Stroma

Light

+

แผนภาพแสดงกระบวนการ Light reaction และ Dark reaction ท่ีสําคัญ


ตารางสรุปวัฏจักรของคัลวิน (ตอการสราง Glucose 1 โมเลกุล)ขอ สิ่งที่ใชในปฏิกิริยา สิ่งที่เกิดจากปฏิกิริยา1.2.3.4.

6 CO26 RuDP

18 ATP (จากปฏิกิริยาที่ใชแสง)12 NADPH (จากปฏิกิริยาที่ใชแสง)

12 PGAL (2 PGAL 1 Glucose)18 ADP + 18 Pi

12 NADP + 12 H+

6H2O

PGA เปนสารอินทรีย (ที่อยูตัว) ชนิดแรกที่เกิดในวัฏจักรคัลวินPGAL เปนนํ้ าตาลชนิดแรกที่เกิดขึ้นในวัฏจักรคัลวิน

ThylakoidThylakoidmembraneThylakoidspace

Gran

um

a. Plant cell

Chloroplasts

H2OCO2 O2 CO2

O2

b. Chloroplast

ADP

ATPNADP

NADPH

Calvincycle

SugarStroma

Grana

Light+

(a) แสดงเซลลของพืชใหเห็นคลอโรพลาสต(b) โครงสรางของไทลาคอยด และกรานาในคลอโรพลาสต และปฏิกิริยาการสังเคราะหดวยแสง

สมการรวมของการสังเคราะหดวยแสงที่สมบูรณเปนดังนี้ คือ

12H2O + 6CO2 + 6ADP + 6Pi คลอโรฟลลแสง C6H12O6 + 6O2 + 6ATP + 6H2O


ตารางแสดงรงควัตถุที่ใชในกระบวนการสังเคราะหดวยแสงที่มีอยูในสิ่งมีชีวิตชนิดตางๆสิ่งมีชีวิต คลอโรฟลล

a b c dแคโรทีนอยด ไฟโคบิลิน แบคทีรีโอคลอโรฟลล

a b c dพืชมีดอกเฟนสาหรายสีเขียวสาหรายสีนํ้ าตาลสาหรายสีแดงสาหรายสีเขียวแกมนํ้ าเงินแบคทีเรียที่สังเคราะห-ดวยแสงได

+ + - -+ + - -+ + - -+ - + -+ - - ++ - - -- - - -

+++++++

----++-

- - - -- - - -- - - -- - - -+ - - -- - - -+ - + +

ประสิทธิภาพในการสังเคราะหดวยแสงของพืช C3 พืช C4 และพืช CAMพืชแตละชนิดมีประสิทธิภาพในการตรึง CO2 ที่แตกตางกัน เนื่องจากความแตกตางกันของสวนประกอบของ

เนื้อเยื่อ และประสิทธิภาพของเอนไซม มีผลทํ าใหกระบวนการทางชีวเคมี และสรีรวิทยาภายในใบแตกตางกัน- พืช C3 (C3 Plant) ไดแก พืชทั่วๆ ไป เชน ขาวเจา ขาวสาลี ขาวบารเลย ถั่ว ฯลฯ จะมีกระบวนการตรึงกาซ

CO2 โดยการรวมกับสาร RuDP หรือ RuBP ในวัฏจักรคัลวิน (มีเอนไซม RuBP Carboxylase เปนตัวเรงปฏิกิริยา)เกิดสารที่มีคารบอน 3 อะตอม คือ PGA และเกดิการเปลีย่นแปลงตอไปเปนนํ ้าตาล (PGAL) และอื่นๆ กระบวนการตรึงCO2 ดังกลาวเกิดขึ้นที่เนื้อเยื่อมีโซฟลล (Mesophyll) ประสิทธิภาพประมาณ 70%

- พืช C4 (C4 Plant) ไดแก พืชพวก ขาวโพด ออย ขาวฟาง หญาในเขตรอน บานไมรูโรย จะมีกระบวนการตรึงCO2 2 ครั้ง คือ ที่เนื้อเยื่อมีโซฟลล (Mesophyll) และทีบ่นัเดลิชทีเซลล (Bundle sheath cell) เนื่องจากมีคลอโรพลาสต(ของพืช C3 ไมมีคลอโรพลาสตที่บันเดิลชีทเซลล) (Hatch-Slack Pathway)

สรุป• PEP case พบในพืช C4 ที่ Mesophyll

• Rubis COพบในพืช ที่ MesophyllC3

C4พบในพืช ที่ Bundle sheath


Phosphoenolpyruvate(3C)

CO2

AMP

ATPPyruvate (3C) Malate (4C)

NADP+

(4C)Oxaloacetate

NADPHMe

sophy

ll cell

Bund

le she

ath ce

ll

CO2

CO2

(4C)(3C)Pyruvate MalateNADP+

NADPHGlucose

Mesophyll cell Bundle sheath cell

PEP PEP

Oxaloaceticacid acidMalic

Plasmodesmata

PEP

Malicacid CO2

RuBP

Calvin-Bensoncycle

Vein

แสดงแหลงที่เกิดและสารตางๆ ที่เกิดขึ้นในการตรึง CO2 ของพืช C4

สรุปสมการตรึง CO2 ของพืช C4

CO2 + PEP OxAc Malic acid Pyruvate + CO2 Calvin cycle Glucose

ADP + Pi ATP

หมายเหตุ พืช C4 ไมมีการหายใจแสง (Photorespiration) แตพืช C3 มีการหายใจแสง ทํ าใหอัตราการสังเคราะหดวยแสงลดลง


- พืชอวบนํ้ า CAM (Casulacean Acid Metabolism)- ไดแก กระบองเพชร สับปะรด วานหางจระเข- ปากใบ (Stomata) เปดในเวลากลางคืน (เพื่อจับ CO2)- กลางคืน สรางกรด 4C (Malic acid)- กลางวัน เปลี่ยนกรด 4C เปนนํ้ าตาล (PGAL)

[ตรึง CO2 2 ครั้งที่ Mesophyll]

PEP (3C)PGAL

PGAL

PGARuDP

CO2

Pyruvic a3C

Malic a4C

PEP (3C)

Malic a4C

CO2

Mesophyll

กลางคืน กลางวนั

^ ^

^

กระบวนการสังเคราะหดวยแสงของพืช CAM (ถือวากํ้ ากึ่งระหวางพืช C3 และพืช C4)

ตารางเปรียบเทียบการตรึง CO2 และการสรางนํ้ าตาลของพืช C3 พืช C4 และพืชอวบนํ้ า (CAM)ขอเปรียบเทียบ พืช C3 พืช C4 พืช CAM

1. การตรึง CO22. แหลงที่เกิด

3. ผลผลิตตัวแรก4. เวลาที่ตรึง CO25. เวลาที่สราง PGAL6. พลังงานที่ใชตรึง CO27. เมื่ออากาศรอน และแหงแลง

8. เมื่ออากาศเย็น ชื้น มืดครึ้ม

9. การหายใจแสง (Photorespiration)

1 ครั้งMesophyll

PGA (3C)กลางวันกลางวันนอยตรึง CO2 และสรางPGAL ไมไดตรึง CO2 และสรางนํ้ าตาลไดมี

2 ครั้งMesophyll และBundle sheathOxaloacetic acid (4C)กลางวันกลางวันมากตรึง CO2 และสรางนํ้ าตาลไดตรึง CO2 และสรางนํ้ าตาลไมคอยไดไมมี

2 ครั้งMesophyll

Malic acid (4C)กลางคืนกลางวันมากตรึง CO2 และสรางนํ้ าตาลไดตรึง CO2 และสรางนํ้ าตาลไมคอยได-


Mesophyllcell

Bundlesheathcell

Calvincycle

PGALCO fixation in a C plant2 4CO fixation in a C plant2 3 CO fixation in a CAM plant2

C4

2CO 2CO

2CO 2CO

2CO

C4

Night

Day

Calvincycle

PGAL

Calvincycle

PGAL

PGAC3( )

RuBP

Mesophyll cell

แผนผังกระบวนการ Dark reaction

Bundlesheathcell

Mesophyllcells

Vein

StomateC Plant3 C Plant4

แผนภาพแสดงการเรียงตัวของเนื้อเยื่อ Mesophyll รอบๆ Bundle sheath ของพืช C3 และพืช C4


แผนผังมโนมติแสดงการลํ าเลียงในพืช

การลาํเลียงนํา้

Xylem

การลาํเลียงเกลอืแร การลาํเลียงนํา้ตาล

Structure

Xylem parenchyma

Xylem fiber

Tracheid

Vessel member

พืชสูงไมเกิน 19.5 ม.

Osmosis

Capillary action

Root pressure

Transpiration pull

พืชสูงเกนิ 19.5 ม.

Transpiration pull

วธิกีารลาํเลียงนํา้

xylem

วธิกีารลาํเลียงเกลอืแร

Passivetransport

Activetransport

Phloem

Structure

Phloem parenchyma

Phloem fiber

Sieve tube

Companion cell

วธิกีารลาํเลียงนํา้ตาล

Turgorpressure

การลาํเลียงในพชื

แผนผังมโนมติแสดงโครงสรางเนื้อเยื่อที่ใชในการลํ าเลียงนํ้ าของพืช

โครงสรางและเนื้อเยื่อที่ใชในการลําเลียงนํ้าของพืช

รากชั้นนอก รากชั้นใน

Endodermis Epidermis Cortex

Casparian strip

Passage cellParenchyma

CollenchymaSclerenchyma

Pith Vascular bundle Pericycle

Xylem Phloem

Xylem parenchyma

Xylem fiber

Tracheid

Vessel member

Phloem parenchyma

Phloem fiber

Sieve tube member

Companion cell

II wallo

ไมมีชีวิต

I wallo

มีชีวิต

มีชีวิตI wallo

มีชีวิตI wallo

II wallo


II wallo


II wallo


I wallo

มีชีวิต


การสืบพันธุของสิ่งมีชีวิต

การสืบพันธุ (Reproduction) คือ การเพิ่มจํ านวนหรอืการใหก ําเนดิสิง่มชีวีติทีเ่ปนชนดิเดยีวกนักบัพอแม หรอืบรรพบุรุษ (ถือเปนสมบัติที่สํ าคัญของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ทํ าใหสิ่งมีชีวิตแตละชนิดดํ ารงเผาพันธุอยูได)

วัฏจักรของเซลล (1 Cell cycle) แบงออกเปน 2 ระยะ คือ1. ระยะอินเตอรเฟส (Interphase) หรือระยะเตรียมพรอมกอนแบงนิวเคลียส แบงเปนระยะยอยๆ 3 ระยะ

คือ G1, S และ G2 ตามลํ าดับ2. ระยะ Mitosis (M phase) เปนระยะแบงนิวเคลียส มี 4 ระยะยอยๆ คือ

1. โปรเฟส (Prophase)2. เมตาเฟส (Metaphase)3. แอนาเฟส (Anaphase)4. ทีโลเฟส (Telophase)

Karyokinesis

Mitosis

Interphase

The cell dividesin two One

daughter cell

Onedaughter cell

To another cell cycleCytokinesis

G1

G2

DNA replicationS

On Off

Genes thatstimulate celldivision

Genes thatsuppress celldivision

แสดงชวงระยะเวลาที่ใชใน 1 วัฏจักรเซลล และการเปลี่ยนแปลงในระยะตางๆ


เวลาInterphase M

1 Cell cycle

G1

G2S

G1

Mitosis (M Phase)4x

2xปริมาณ

DNA

แสดงระยะเวลาและการเปลี่ยนแปลงในระยะยอยๆ ของระยะInterphase (G1, S, G2) และ M Phase ใน 1 วัฏจักรเซลล

การแบงเซลลแบบไมโตซิส (Mitosis)ไมโตซิส หมายถึง กระบวนการแบงนิวเคลียสของเซลลสิ่งมีชีวิตใดๆ ทํ าใหเซลลที่ไดมีโครโมโซมเทาเดิม

(เชน n n, 2n 2n หรือ 3n 3n) ซึ่งอาจไดเซลลรางกาย หรือเซลลสืบพันธุก็ได

เซลลรางกาย (2n) Mitosis เซลลรางกาย (2n)

มอส, เฟน (n) Mitosis สเปรม, ไข (n)

ผึ้งเพศผู (Drone = n) Mitosis สเปรม (n)

ตารางแสดงจํ านวน DNA และ Chromosome ขณะเซลลแบงตัวถึงระยะตางๆ ในการแบงตัวแบบไมโตซิส

ระยะการแบงเซลล จํ านวน DNA จํ านวนโครโมโซม 1. Interphase 2. Prophase 3. Metaphase 4. Anaphase 5. Telophase

4n4n4n4n2n

2n2n2n4n2n


Chromosomes Ring of proteins

CytoplasmElongatedchromosomes

Nucleus

Nucleus Cytoplasm Nucleus

Elongatedchromosomes

Constrictionring of proteins

(a)

Vesicl

Cell WallPlasma membrane


Plasma membraneforming

Two plasma membranes


Cell wall forming

Vesicl

Cell wall(b)

ภาพแสดงกระบวนการแบงตัวของไซโตพลาซึม (Cytokinesis)(a) เซลลสัตว (b) เซลลพืช

การแบงเซลลแบบไมโอซิส (Meiosis)ไมโอซิส หมายถึง กระบวนการแบงนิวเคลียสของเซลลพิเศษในอวัยวะสืบพันธุเพื่อใหไดเซลลสืบพันธุ (Sex cell

หรือ Gamete) ซึ่งมีจํ านวนโครโมโซมลดลงเหลือครึ่งหนึ่งของเซลลรางกาย เรียกวา Haploid (คือจาก 2n → n)

ตารางสรุปการเปลี่ยนแปลงที่สํ าคัญในการแบงเซลลแบบ Meiosis และจํ านวนโครโมโซมในแตละระยะสํ าคัญระยะ (จํ านวนโครโมโซม) การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้น

Meiosis I Interphase 1 (2n) - มีการจํ าลองโครโมโซม และ DNA ขึ้นมาอีกเทาตัว (Duplication)1 โครโมโซม มี 2 โครมาติด [DNA = 4n]

Prophase 1 (2n) - โครโมโซมที่มีลักษณะเหมือนกัน (Homologous chromosome) จะมาจับคูกัน (Synapsis) เปน Bivalent เกิดการไขวแลกเปลี่ยนชิ้นสวนกันของโครมาติด (Crossing over) เกิด Chiasma (จุดพาดกายของโครมาติด)เกิดโครโมโซมแบบ Tetrad (4 โครมาติด) [DNA = 4n]

Metaphase 1 (2n) - คูของโฮโมโลกัสโครโมโซม (Homologous chromosome) มาเรียงตัวอยูในแนวหนากระดานกลางเซลล [DNA = 4n]

Anaphase 1 (2n) - โฮโมโลกสัโครโมโซมถกูดงึแยกออกจากกนัไปยงัแตละขัว้ของเซลล [DNA= 4n]

Telophase 1 (n) - เกิดนิวเคลียสใหม 2 นิวเคลียส และได 2 เซลล แตละเซลลมีโครโมโซมเปน Haploid (n) [DNA = 2n]


ระยะ (จํ านวนโครโมโซม) การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นMeiosis II Interphase 2 (n) - ก็คือระยะ Telophase 1 นั่นเอง ไมมีการจํ าลอง DNA และโครโมโซม

(จึงมักไมกลาวถึงระยะนี้) [DNA = 2n]Prophase 2 (n) - เยื่อหุมนิวเคลียสสลายไปเห็นโครโมโซมเปน 2 โครมาติด มี Spindle

fiber ยึดที่เซนโทรเมียร [DNA = 2n]Metaphase 2 (n) - โครโมโซมมาเรียงเขาแถวหนากระดานตรงกลางเซลล [DNA = 2n]Anaphase 2 (2n) - โครมาติดถูกดึงแยกออกจากกัน และกลายเปนโครโมโซมของเซลลใหม

[DNA = 2n]Telophase 2 (n) - เกิดนิวเคลียสใหมและไซโตพลาซึมมีการแบงตัวตามมา ไดเซลล 4 เซลล

โครโมโซมเปนครึ่งหนึ่งของเซลลเดิม (n) [DNA = n]

Meiosis

Prophase I

Metaphase I

Prophase II

Metaphase II

Daughter cells

Meiosis II

Meiosis I

Mitosis

Prophase

Metaphase

Daughtercells

ภาพเปรียบเทียบการแบงเซลลแบบ Meiosis และ Mitosis

Interphase

apparatus

Metaphase I Anaphase I Telophase I

Spindle

Prophase I

apparatusFiber of spindle

Pole

Pole

ภาพแสดงการเปลี่ยนแปลงระยะตางๆ (Meiosis I)


Prophase II Metaphase II Anaphase II Telophase II Interphase

Spindleapparatus

Nuclearenvelope

ภาพแสดงการเปลี่ยนแปลงระยะตางๆ (Meiosis II)SpermatogoniumPrimaryspermatocyteSecondaryspermatocyte

Spermatogonium(diploid)

Sperm cells PrimaryspermatocyteFirstmeioticdivision

SecondaryspermatocyteSecondmeioticdivisionSpermatids

DifferentiationSperm(haploid)(d)(b)

Seminiferoustubules

Testis(a)

(c) Sperm cells

กระบวนการสรางอสุจิในหลอดอสุจิของคน

OvaryCorpusluteum

Primaryoocyte Primaryfollicle

Secondaryoocyte OvulationRupturedGraafian follicle

GraafianfollicleOotid(haploid)

(a) (b)Second polar

bodies (degenerate)

Oogonium(diploid)Primaryoocyte

FirstmeioticdivisionFirst polar body

Secondmeioticdivision

Secondaryoocyte

กระบวนการสรางไขและการตกไขจากรังไข(a) แสดงรังไขตัดตามขวาง แสดงการเจริญของฟอลลิเคิลและโอโอไซต(b) แผนภาพแสดงกระบวนการสรางไข


การสรางเซลลสืบพันธุของพืชมีดอก

ได 2 นิวเคลยีสMitosis

Tube nucleus

Generative nucleus(ละอองเรณ)ู

4 Microspore(แยกกัน)

4 Microspore(ติดกัน)

Microsporemother cell

Meiosis

กานชูเกสรตวัผูอับเรณู

ตัด ทอลําเลียง

ถุงพอลเลน

ลิปเซล

แผนภาพแสดงการสรางละอองเรณูของพืชมีดอก

สรุปแผนผังกระบวนการสรางถุงเอ็มบริโอ (Embryo sac) ของพืชมีดอก

Megaspore mother cell (2n) 3 Megaspore (สลายไป)Meiosis[ภายใน Ovule ของรงัไข] 1 Megaspore (n)

Embryo sac[7 เซลล 8 นิวเคลยีส]

Mitosisนิวเคลยีส 3 ครัง้


ตนพืช (2n)(Mature plant)

เกสรตัวผู(Stanmen)

ถุงละอองเรณู(Pollen sac)

อับเรณู(Anther)

Microspore mother cell

4 Microspore (n)

2 Nucleus ใน Pollen grain 1 เม็ด

Tube nucleus

Pollen tube

Generative Nucleus

Sperm

เกสรตัวเมีย(Pistil)

ออวุล(Ovule)

Megaspore mother cell

1 Megaspore (n)

7 เซลล 8 Nucleus ในถุง Embryo

Sperm Egg

Zygote

Polar nucleus

Embryo

Endosperm Seed

ตนกลา

Mitosis

Meiosis

3 คร้ัง1 คร้ัง

สราง

ผสม

ผสม อยูใน

(งอก)Germinate

ประกอบดวยAntipodal 3 เซลลSynergid 2 เซลล สลายไป

สลายไป 3

ภายในมีภายในมี

ประกอบดวย

(n) (n) (n)

(2n)

(2n)

(3n)

Young plant

วัฏจักรชีวิตของพืชดอก

วงจรชีวิตแบบสลับ (Alternation of generation)วงชีวิตแบบสลับ (Alternation of generation) หมายถึง วงชีวิตของสิ่งมีชีวิตที่มีการสืบพันธุทั้งแบบอาศัยเพศ

และไมอาศัยเพศ ในวงจรชีวิตดังกลาวจะมีการเปลี่ยนแปลงจํ านวนโครโมโซมเปน 2 ระยะ คือ1. ชวงที่มีจํ านวนโครโมโซม = 2n (Diploid) หรือเรียกวา ชวงสปอโรไฟต (Sporophyte)2. ชวงที่มีจํ านวนโครโมโซม = n (Haploid) หรือเรียกวา ชวงแกมีโตไฟต (Gametophyte)


Protonema (n)

Meiospores (n)(d)

(Meiosis)(c)

Sporangium (2n)Adult sporophyte (2n)

Embryo sporophyte (2n)

(b)

Zygote (2n)

(Fertilization)Archegonium (n)

Egg (n) (a)Antheridium

Adultgametophytes (n)

Sperm (n)

Life cycle of a moss

Meiospores (n)

Germinatingspore(Meiosis)Sporangium (2n)

Sorus

Adult sporophyte (2n)(a)

Young sporophyte (2n)

Gametophyte(upper surface)

Gaminatingsporophyte inarchegonium

Zygote (2n)

(d)(Fertilization)

Antheridium (n)Sperm (n)

Archegonium (n)Egg (n)

(c)

Gametophyte (n)(lower surface)

Protonema (n)(b)

Leafiet

Life cycle of a fern


การเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิต

การเจริญเติบโตของพืช

กราฟแสดงการเจริญของแมลง กุง ปู

นํ้าหนัก

เวลา (วัน)

กราฟแสดงการเจริญของพืชยืนตน (ที่มีเนื้อไม)

นํ้าหนัก

เวลา (วัน)

กราฟการเจริญของแมลง กุง ปู เปรียบเทียบกับพืชยืนตน (ที่มีเนื้อไม)

ลักษณะการงอกของเมล็ด แบงออกเปน 2 แบบ คือ1. การงอกที่ชูใบเลี้ยงขึ้นมาเหนือดิน (Epigeal germination) การงอกแบบนี้จะเกิดโดยรากออน (Radicle)

งอกโผลพนเมล็ดออกทางรูไมโครไพล (Micropyle) เจริญสูพื้นดินกอนจากนั้นไฮโพคอติล (Hypocotyl) จะงอกและเจริญยืดยาวตามอยางรวดเร็ว ทํ าใหโคงขึ้นและดึงสวนของใบเลี้ยง (Cotyledon) กบัเอพคิอตลิ (Epicotyl) ขึน้มาเหนือดินเมล็ดที่มีการงอกแบบนี้ เชน การงอกของพืชใบเลี้ยงคูตางๆ (ละหุง ถั่วดํ า มะขาม ถั่วแขก พุทรา)

สรุป ขั้นตอนการเจริญ คือ

Radicle Hypocotyl Epicotyl

2. การงอกที่ฝงใบเลี้ยงไวใตดิน (Hypogeal germination) การงอกแบบนี้พบในพืชใบเลี้ยงเดี่ยว เนื่องจากพืชพวกนี้มีไฮโพคอติล (Hypocotyl) สั้น เจริญชา สวนเอพิคอติล (Epicotyl) และยอดออน (Plumule) เจริญยืดยาวไดอยางรวดเร็ว ดังนั้นเมื่อมีการงอกของเมล็ดพืชพวกนี้ ยอดออนและเอพคิอตลิจะโผลขึน้เหนอืดนิไมดงึใหใบเลีย้งกบัไฮโพคอตลิเจรญิตามขึน้มาดวย จึงฝงอยูใตดิน เชน การงอกของเมล็ดขาว ขาวโพด หญา ฯลฯ

สรุป ขั้นตอนการเจริญ คือ Radicle Epicotyl


ตารางสรุปเนื้อเยื่อชนิดตางๆ ของพืชมีดอก 3 ชนิด

ระบบเนื้อเยื่อ(Tissue system)

เนื้อเยื่อ (Tissue) ตัวอยางเซลล(Cell types)

หนาที่ (Function)

1. ระบบเนื้อเยื่อหอหุมภายนอก (Dermal tissue system)

Dermal

Epidermis - Parenchyma cells

- Guard cells- Trichomes

- สะสมอาหาร, สังเคราะห ดวยแสง- ควบคุมการปดเปดปากใบ- ปองกันอันตราย และลด การสูญเสียนํ้ า

Periderm - Cork cells

- Cork cambium

- ลดการสูญเสียนํ้ า และ ปองกันการติดโรค- สรางคอรกเซลล

2. ระบบเนื้อเยื่อลํ าเลียง (Vacular tissue system)

Vascular Xylem

Phloem

Xylem - Tracheid- Vessel members

- Parenchyma cells

- Fiber

- ลํ าเลียงนํ้ า, เกลือแร- ลํ าเลียงนํ้ า, เกลือแร (พืชมีดอก)- สะสมอาหาร, ลํ าเลียงนํ้ า, เกลือแร (ดานลาง)- เสริมสรางความแข็งแรง

Phloem - Sieve tube members- Companion cells- Parenchyma cells

- Fibers

- ลํ าเลียงนํ้ าตาล- ชวยเหลือ Sieve tube- สะสมอาหาร และลํ าเลียง นํ้ าตาล (ดานขาง)- เสริมสรางความแข็งแรง

3. ระบบเนื้อเยื่อพื้น (Ground tissue system)

Ground

- Parenchymatissue- Collenchymatissue- Sclerenchymatissue

- Parenchyma cells

- Collenchyma cells

- Sclereids

- Fibers

- สะสมอาหาร และ สังเคราะหดวยแสง- คํ้ าจุนอวัยวะทีก่ ําลงัเจรญิ- เติบโต- คํ้ าจุนใหความแข็งแรงแก สวนตางๆ ของพืช- ใหความแข็งแรงแกสวน ตางๆ ของพืช


Companioncell

Phloem

Collenchyma

Sievetube

Secondarywall Vessel

TracheidPith

Xylem

Parenchyma

Meristematic

Secondarywall

Sclerenchyma

Protective

แสดงเนื้อเยื่อชนิดตางๆ ที่สํ าคัญของพืชมีดอก

หมายเหตุ- รากพืชใบเลี้ยงคูจะมีไซเลมและโฟลเอมจํ านวน 1-6 แฉก (Pith เปน Xylem)- รากพืชใบเลี้ยงเดี่ยว จะมีไซเลมและโฟลเอมจํ านวนมากกวา 6 แฉก (Pith เปนเซลลพาเรนไคมา)- พิธ (Pith) เปนบริเวณตรงกลางของราก หรือไสในของราก อาจเปนเซลลพาเรนไคมาหรือไซเลม

ขอควรทราบเพิ่มเติม- แถบแคสปาเรียน (Casparian strip) เปนแถบขี้ผึ้งที่ฉาบเซลลชั้น Endodermis เพื่อปองกันไมใหนํ้ า

แพรผานระหวางเซลลของเอนโดเดอรมิสดวยกันเอง- เซลลชองผาน (Passage cell) คือ เซลลของชั้น Endodermis ที่ไมมีแถบขี้ผึ้งแคสปาเรียนมาฉาบ

จึงยอมใหนํ้ าและสารละลายเกลือแรผานเขาสู Xylem ของรากได


differentiationZone of

elongationZone of

Root capGroundmeristemApical meristem

Procambium

Groundmeristem

Protoderm

Primary phloemPrimary xylem

Endodermis

Cortex

Root hairEpidermis XylemPhloem

แสดงเนื้อเยื่อเจริญตางๆ ของราก และบริเวณตางๆ ของปลายราก

การเติบโตระยะที่ 2 (Secondary growth)การเติบโตระยะที่ 2 (Secondary growth) เปนการเติบโตที่ตอเนื่องจากการเติบโตระยะที่ 1 ซึ่งเกี่ยวของกับ

การสรางเนื้อเยื่อลํ าเลียงของพืช ทํ าใหขนาดของเสนผานศูนยกลางเพิ่มมากข้ึน คือ มีการเจริญออกทางดานขาง ทํ าใหพืชมีขนาดใหญขึ้นและอายุยืนยาวขึ้น การเจริญในระยะที่ 2 เริ่มจากแคมเบียม (Cambium) ที่อยูระหวางโฟลเอมและไซเลมระยะแรก (Primary phloem และ Primary xylem) มีการแบงตัวเซลลที่เกิดจากการแบงตัวเขาไปทางดานในจะเปนไซเลมระยะที่ 2 (Secondary xylem) สวนเซลลที่เกิดจากการแบงตัวออกทางดานนอกจะเปนโฟลเอมระยะที่ 2(Secondary phloem) ซึ่งการแบงตัวของ Cambium ดังกลาว จะเกิดขึ้นในทุกๆ ป ซึ่งโดยปกติแลวจะแบงตัวใหไซเลมระยะที่ 2 (Secondary xylem) มากกวาโฟลเอมระยะที่ 2 (Secondary phloem)


Epidermis

Cortex

PhloemVascularcambiumXylem

Pith

Vascular cambium

wood

Pith

woodSummerSpring

CortexCork

Xylem

ringAnnual

BarkCork cambium

Phloem

แสดงโครงสรางภายในของลํ าตน แสดงวงป เปลือกไม (Bark) และเนื้อไมของพืช

ตารางแสดงสวนประกอบของผล

สวนประกอบของผลชื่อผล ฐานรองดอก เพอริคารพ เอกโซคารพ มีโซคารพ เอนโดคารพ

1. นอยหนา - - เปลือก - เนื้อสีขาว 2. ฝกบัว ฝกบัว เปลือกสีเขียว - - - 3. กลวย เปลือกดานนอก - เปลือกดานใน - เนื้อกลวย 4. สับปะรด เนื้อสับปะรด - - - - 5. ฝกแค - เปลือกฝก - - - 6. ฝกกระถิน - เปลือกฝก - - - 7. ผลตํ าลึง เปลือกดานนอก - เปลือกดานใน เนื้อขาวๆ ไสในติดเมล็ด 8. ผลมะมวง - - เปลือก เนื้อมะมวง เปลือกแข็งๆ

หุมเมล็ด 9. ผลสตรอเบอรี่ เนื้อ - - - -10. ผลมะเขือ - - ผิวนอกสีเขียว เนื้อสีขาว เนื้อที่ติดเมล็ด11. มะพราว - - เปลือกสีเขียว

หรือสีนํ้ าตาลกาบมะพราว กะลามะพราว


1. ผลเดี่ยว (Simple fruit)

ถ่ัวลันเตา

แตงโม มะมวงหมิพานต พริกไทย

เมล็ดขาว

เมล็ดขาวโพด

2. ผลกลุม (Aggregate fruit)

ผลกระดงังา นอยหนา สตรอเบอรี่

3. ผลรวม (Multiple fruit)

Male flowers

Female flowers

Axis of infiorescence(Receptacle)

ผลรวมมะเดือ่ ผลรวมสับปะรด

ชนิดของผลไมและสวนประกอบของเมล็ด


ผลไม

ผลเทียม ผลแท

ฝร่ัง ชมพู

เอกโซคารพ มีโซคารพ เอนโดคารพ

เพอริคารพ เมล็ด

เปลือกหุมเมล็ด เอนโดสเปรม

เอ็มบริโอ

ใบเล้ียง เอพิคอทิล ไฮโพคอทลิ แรดิเคิล

ผลเด่ียว

ผลกลุม

ผลรวม

กลวย มะมวง

แอบเปล ฟกทอง

เงาะ ทุเรียนบัว นอยหนาสตรอเบอรี่

ขนุน สาเก ยอสับปะรด

ตัวอยางสวนประกอบ

แบงเปนประกอบดวย

ประกอบดวย

ตัวอยาง



แบงเปน ชนิด

ตารางแสดงชนิดของดอกไมและการเกิดผลชนิดตางๆ

ชื่อพืชจํ านวนดอกที่เจริญเปน

หนึ่งผลจํ านวนเกสรตัวเมียใน

หนึ่งดอกชนิดของผล

1 ดอก หลายดอก 1 รังไข หลายรังไข ผลเดี่ยว ผลกลุม ผลรวม1. การะเวก - - - -2. บัวหลวง - - - -3. กลวย - - - -4. ยอ - - - -5. ชงโค - - - -6. กระถิน - - - -7. แค - - - -8. มะพราว - - - -9. สตรอเบอรี่ - - - -10. ฝรั่ง - - - -


ธาตุอาหารที่สํ าคัญตอพืช

หนาที่ของธาตุอาหาร C H O N P K Ca Mg S Fe1. เปนองคประกอบของโปรตีน2. เปนองคประกอบของคลอโรฟลล3. เปนองคประกอบของผนังเซลล4. เปนองคประกอบของกรดนิวคลีอิก5. กระตุนการทํ างานของเอนไซม6. ชวยในการแบงเซลล7. ชวยรักษาความเตงของเซลล (ควบคุมความเตงของ Guard cell)8. ชวยในการสังเคราะหคลอโรฟลล9. เกี่ยวของกับกระบวนการสรางโปรตีน

การเจริญเติบโตของสัตว (Embryonic development)Development = Growth + Differentiation

แผนผังมโนมติแสดงการเกิดอวัยวะจากเนื้อเยื่อชั้นตางๆ

Ectoderm

Zygote Cleavage Blastula Mesoderm

ผิวหนัง, ขนเล็บ, ตอมสมอง, ไขสันหลังหัวกะโหลกสารเคลือบฟน

ตอมนํ้าลายตอมใตสมองตอมหมวกไต (ชั้นใน)

Endodermปอด, หลอดลมตับ, ตับออน

ตอมไทรอยด, พาราไทรอยด, ตอมทอนซิลเซลลที่จะเจริญเปนเซลลสืบพันธุ(Primordial germ cell)

Gastrulaโนโตคอรดกลามเนื้อ

หัวใจ, เลือดหนังแท

ไต, ทอไต, อัณฑะ, รังไขNeurulationเกิดระบบประสาท

Organogenesisเกิดอวัยวะตางๆ

Growthอวัยวะเติบโตขึ้น- สมอง เปนอวัยวะที่ใชเวลาในการเจริญสั้นที่สุด- หัวใจ มแีบบแผนการเจรญิคลายสมอง (ในชวง 0-5 ป) แตหลัง 5 ป จะมีแบบแผนการเจริญคลายกับรางกาย


20

15

10

5

1 0 5 10 15 20

Body

Heart

Brain

Age in years

Multip

les of

weig

ht at

birth

แสดงความแตกตางของการเติบโตของสมอง (Brain) หัวใจ (Heart) และรางกาย (Body) ของคน

ChorionAmnionEmbryoAllantois

Yolk sac

Shell

Vertebrate Embryonic Membranes

Reptile Mammal

แสดงใหเห็น Amnion, Allantois และ Yolk sac ของสตัวเลือ้ยคลาน (ซายมอื) และสตัวเลีย้งลกูดวยนํ ้านม (ขวามือ)

สรุปการเจริญของอวัยวะตางๆ ของเอ็มบริโอตามชวงเวลาที่สํ าคัญ

1 สัปดาห2 สัปดาห3 สัปดาห4 สัปดาห8 สัปดาห9 สัปดาห

12 สัปดาห

-------

เกิด Chorionฝงตัว (รก)ระบบประสาทแขน, ขา, ตา, หูสิ้นสุดระยะเอ็มบริโอFetusแยกเพศชาย-หญิง, เห็นนิ้วมือ, เทา


แบบทดสอบ

จงเลือกคํ าตอบที่ถูกตอง1. จากแผนภาพแสดงการเกิดปฏิกิริยาในขณะที่มีเอนไซมและไมมีเอนไซม

สารตั้งตนผลิตภัณฑ

ปฏิกิริยา

A

BD

E

C

พลังงาน

ขอใดแสดงพลังงานกระตุนของการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซมคะตะเลส1) A 2) B 3) C 4) D

2. ขอใดแสดงกลไกการทํ างานของเอนไซมที่เกิดขึ้นอยางสมบูรณ1) เอนไซม + สาร X → เอนไซม - สาร X → เอนไซม + สาร X2) เอนไซม + สาร X → เอนไซม - สาร X → เอนไซม + สาร Y3) เอนไซม + สาร X → เอนไซม - สาร Y → เอนไซม + สาร Z4) เอนไซม + สาร X → เอนไซม - สาร Y → เอนไซม + สาร X

3.

น้ําค้ันผัก 1 ml

น้ํากล่ัน H O 1%2 2 H O 2%2 2 H O 3%2 2��

��

��

ขอใดคือสมมติฐานของการทดลอง1) ความเขมขนของเอนไซมมีผลตอการเกิดปฏิกิริยา2) ความเขมขนของนํ้ าคั้นผักมีผลตอการทํ างานของเอนไซม3) ความเขมขนของซับสเตรตมีผลตอการทํ างานของเอนไซม4) ความเขมขนของซับสเตรตมีผลตอความเขมขนของเอนไซม


4. ศึกษาขอมูลจากตาราง

หลอดที่ สารที่เติม สารที่ตรวจพบ1 ไมเติมสาร ก ข ค ง จ2 A ก จ ปกติ, ง มากกวาหลอด 13 B ก ง จ ปกติ, ข มากกวาหลอด 14 C ก ปกติ, จ มากกวาหลอด 1

ลํ าดับการเกิดสารจากปฏิกิริยาการหายใจในเซลลที่เลี้ยงในหลอดทดลอง เปนตามขอใด1) ก → จ → ง → ข → ค 2) จ → ง → ก → ค → ข3) ง → ก → จ → ข → ค 4) จ → ก → ง → ข → ค

5. สูตรโครงสรางทางเคมีของสารในขอใดที่เหมือนกันระหวางในคนและหมู1) อินซูลิน, ทริปซิน 2) เฮโมโกลบิน, ไซโตโครม3) กรดไพรูวิก, ไทรอกซิน 4) อินซูลิน, เฮโมโกลบิน

6. สาร NAD+ และ NADP+ แตกตางกันอยางไร1) เฉพาะ NAD+ เทานั้นที่มีวิตามิน B5 เปนองคประกอบ2) เฉพาะ NADP+ เทานั้นที่มีพันธะฟอสเฟตพลังงานสูง3) NAD+ ลํ าเลียง e- เขาสูกระบวนการถายทอด e- สวน NADP+ หนาที่สังเคราะหนํ้ าตาล4) ถูกทุกขอ

7. สารเริ่มตนของกระบวนการหมัก (Fermentation) คือ1) PGAL 2) Pyruvic acid 3) Acetyl Co.A 4) Glucose

8. กระบวนการที่สาร FAD ถูกรีดิวซเปน FADH คือ1) Glycolysis 2) การสราง Acetyl Co.A3) Krebs Cycle 4) Electron transfer

9. กระบวนการที่สาร NADH กลายเปน NAD+ คือ1) Glycolysis 2) การสราง Acetyl Co.A3) Krebs cycle 4) Electron transfer

10. Substrate - level phosphorylation เกิดขึ้นในกระบวนการใด1) Glycolysis และ Krebs cycle 2) Electron transport system3) Krebs cycle 4) Transition reaction

11. ศูนยรวมเอนไซมของวัฏจักร Krebs คือ1) Matrix 2) Cristae 3) Cytosol 4) Intermembrane space

12. แหลงที่อยูของ ATP synthase complex คือ1) Matrix 2) Cristae 3) Cytosol 4) Intermembrane space


13. สารใดสลายตัวโดยไมผาน Acetyl Co.A1) กลูโคส 2) กรดไพรูวิก 3) กรดอะมิโนบางชนิด 4) กรดไขมัน

14. แหลงสะสม H+ ของไมโตคอนเดรีย เพื่อนํ าไปใชในกระบวนการถายทอดอิเล็กตรอน คือ1) Matrix 2) Cristae 3) Cytosol 4) Space

15. สัตวในขอใดมิไดหายใจโดยใชระบบทอลม (Tracheal system)1) ตั๊กแตน, ปลวก 2) แมงมุม, กิ้งกือ 3) ตะขาบ, แมงปอง 4) ลูกออดกบ, ปลาตีน

16. จงศึกษาปฏิกิริยาตอไปนี้Hb + O 2 HbO2HbO2 Hb + O 2CO + H O2 2

HCO + H3+

- CO + H O2 2

H CO2 3H CO2 3

H + HCO+3 -

I

IV

IIIII

ปฏิกิริยาเหลานี้เกิดขึ้นที่เสนเลือดฝอย ขอใดถูกตอง1) ปฏิกิริยา II และ III เกิดที่เม็ดเลือดแดง และที่เนื้อเยื่อตางๆ ของรางกาย2) ปฏิกิริยา I เกิดที่ปอดและเกิดในเม็ดเลือดแดง ปฏิกิริยา III เกิดที่เนื้อเยื่อตางๆ ของรางกายและเกดิในนํ ้าเลอืด3) ปฏิกิริยา I และ IV เกิดขึ้นที่ปอด แตปฏิกิริยา I เกิดขึ้นในนํ้ าเลือด ปฏิกิริยา IV เกิดขึ้นในเม็ดเลือดแดง4) ปฏิกิริยา II และ III เกิดที่เนื้อเยื่อตางๆ ของรางกายและเกิดในเม็ดเลือดแดง

17. ถาเลี้ยงยีสตดวยนํ้ าตาลกลูโคสในสภาวะที่ขาดออกซิเจน1) การยอยสลายกลูโคส 1 โมเลกุล จะใหเอทิลแอลกอฮอลและ CO2 อยางละ 3 โมเลกุล2) การยอยสลายกลูโคส 1 โมเลกุล จะให NADH 2 โมเลกุลในไซโทพลาซึม3) การยอยสลายกลูโคสจะไมสมบูรณจึงไมมี CO2 เกิดขึ้น4) ไมมีขอถูก

18. เมื่อกลูโคส 1 โมเลกุล ถูกสลายไปจนสิ้นสุดวัฏจักรเครบสแลว ขอใดไมถูกตอง1) ได NADH ⋅ H 6 โมเลกุล2) มีพลังงานสะสมอยูในรูป ATP ถึง 4 ATP3) คารบอนในกลูโคสถูกเปลี่ยนเปน CO2 จนหมด4) ได FADH2 2 โมเลกุล

19. เมื่อเลี้ยงเซลลในอาหารเลี้ยงเชื้อที่คารบอนของกลูโคสเปน C14 ถาการเลี้ยงเซลลนี้อยูในสภาพที่มีออกซิเจนอยางเพียงพอ จากการทดลองนี้ขอใดนาจะถูกตอง1) คารบอนของ CO2 จะเปน C14

2) C14 จะปรากฏอยูในโมเลกุลของ ATP3) สารกัมมันตรังสีจะถูกถายโอนไปใหโมเลกุลของนํ้ าที่ไดจากกระบวนการหายใจ4) C14 จะไปปรากฏอยูในเอนไซมที่เกี่ยวของกับการถายทอดอิเล็กตรอน


20. ขณะที่มีการลํ าเลียงแกสจากเนื้อเยื่อตางๆ ไปสูปอด แกส CO2 จะมีการทํ าปฏิกิริยากับสารตางๆ ดังแสดงในขอใด1) CO + H O2 2 H O + CO2 3

2) CO + H2+

H O + H CO2 2 3 HCO3-

3) CO + HCO2 3 - H O + H CO2 2 3 H+

4) HCO + H3+

-CO + H O2 2 H CO2 3

21. ภายหลังจากที่นักเรียนคนหนึ่งไดออกกํ าลังกายอยางหนักแลวก็มานั่งพัก พบวามีผลทํ าใหเกิดการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นในกลามเนื้อดังขอใด

ไกลโคเจน ATP กรดแลกติก คา pH1) ลดลง ลดลง เพิ่มขึ้น ลดลง2) ลดลง เพิ่มขึ้น เพิ่มขึ้น เพิ่มขึ้น3) เพิ่มขึ้น ลดลง ลดลง เพิ่มขึ้น4) เพิ่มขึ้น ลดลง ลดลง ลดลง

22. ตัวรับอิเล็กตรอนตัวสุดทายในการหายใจแบบไมใชออกซิเจนของเซลลยีสตที่ใชในการผลิตเบียรคือ1) NAD+ 2) แอซีตัลดีไฮด 3) กรดไพรูวิก 4) เอทิลแอลกอฮอล

23. RQ ยอมาจากคํ าวา Respiratory Quotient ซึ่งเปนคาอัตราสวนระหวางปริมาณ CO2 ที่ไดจากการหายใจหรือเผาผลาญอาหารกับปริมาณ O2 ที่ใชในการหายใจหรือเผาผลาญอาหาร คา RQ ที่วัดไดสามารถบอกชนิดอาหารที่สัตวบริโภคเขาไป ถาวัดคา RQ ของสัตวบางชนิดไดคาเทากับหนึ่ง สัตวชนิดนี้นาจะบริโภคอาหารชนิดใดเปนหลัก1) คารโบไฮเดรต 2) โปรตีน3) ไขมัน 4) คารโบไฮเดรตกับโปรตีนอยางละเทากัน

24. เยื่อหุมไมโทคอนเดรียไมยอมใหสารในขอใดผานได1) กรดไพรูวิก 2) ออกซิเจน 3) คารบอนไดออกไซด 4) กลูโคส

25. ขอใดตอไปนี้ไมเกี่ยวของกับกระบวนการถายทอดอิเล็กตรอนโดยตรง1) ไซโตโครม b, f2) การเคลื่อนยาย H+ เขาสูชองวางไทลาคอยด3) การสราง ATP4) มีการจับพลังงานแสงขณะเกิดกระบวนการ

26. PEP Case ในพืช C4 มีขอไดเปรียบกวา Rubis CO ของพืช C3 คือ1) PEP Case มีอยูในบันเดิลชีท2) Rubis CO จับ CO2 ไดดีเฉพาะในพืช C43) PEP Case ไมจับ O2 แต Rubis CO มีการหายใจดวยแสง4) ถูกทุกขอ


27. สาร ATP และ NADPH จากปฏิกิริยา Light - dependent reaction ถูกใชในกระบวนการใด1) ชวยให Rubis CO จับ CO22) ทํ าใหเกิดการแยกตัวของนํ้ า (Photolysis)3) ทํ าใหเกิดกระบวนการถายทอด e-

4) รีดิวซ PGA เปน PGAL28. พืชตอไปนี้ชนิดใดเปนพืชที่มีลํ าตนใตดิน

1) ขิง กระชาย ตนสามสิบ 2) ขิง กลวย วานนํ้ า3) ขิง ขมิ้น มันเทศ 4) เผือก มัน กลวย

29. ในพืช C4 ปริมาณของ O2 ในบันเดิลชีทเซลล จะตํ่ าเนื่องจากปากใบจะปดในเวลากลางวัน ฉะนั้นกระบวนการใดจะเกิดไดนอยที่สุด1) Glycolysis 2) Photosynthesis3) Photorespiration 4) Oxidative phosphorylation

30. ศึกษาภาพตอไปนี้

a ecb d f

บริเวณใดเกิดการถายทอดอิเล็กตรอน ; บริเวณใดเกิดการผลิต CO2 ; บริเวณใดมีเอนไซมเรงการสราง ATP1) b และ f ; e ; b และ f 2) b ; e ; b3) a และ d ; c ; c และ e 4) f ; e ; b และ d

31. เปรียบเทียบการถายทอดอิเล็กตรอนในกระบวนการหายใจและสังเคราะหดวยแสง ขอใดถูกตอง

ตัวใหอิเล็กตรอน ตัวรับอิเล็กตรอน ระดับพลังงานของอิเล็กตรอนหายใจ สังเคราะหดวยแสง หายใจ สังเคราะหดวยแสง หายใจ สังเคราะหดวยแสง

1)2)3)4)

NAD+

NADHNADHNADH

H2Oคลอโรฟลลคลอโรฟลล

H2O

O2O2O2O2

NADPHNADP+

NADPHNADP+

สูง ไป ตํ่ าตํ่ า ไป สูงสูง ไป ตํ่ าสูง ไป ตํ่ า

ตํ่ า ไป สูงตํ่ า ไป สูงสูง ไป ตํ่ าตํ่ า ไป สูง

32. ขอใดถูกตองเกี่ยวกับกระบวนการสังเคราะหดวยแสงA. ศูนยรวมเอนไซมในการจับ CO2 คือสโตรมาB. แหลงเอนไซมสํ าหรับสังเคราะห ATP คือ เยื่อไทลาคอยดC. แหลงสะสม H+ เพื่อสังเคราะห ATP คือชองวางไทลาคอยดD. P700 คือ คลอโรฟลลของ PSI สํ าคัญตอการสราง ATP และ O2

1) A, B 2) B, C 3) C, D 4) A, B, C


33. จากปฏิกิริยา Dark Reaction (วัฏจักรคัลวิน)10 PGAL + 6ATP → xRuBP + yADP + zPi

จํ านวนโมเลกุลของสาร x, y, z คือขอใด1) 2, 2, 2 2) 3, 3, 2 3) 6, 6, 4 4) 6, 6, 6

34. ถาตัดตามขวางของสวนรากและลํ าตนของพืชดังในภาพ ที่จุด A และ B จะมีลักษณะเชนใด

A

B

ตํ าแหนง A ตํ าแหนง B ตํ าแหนง A ตํ าแหนง B1) 2)

3) 4)

35. จงศึกษาแผนภาพแสดงการเคลื่อนที่ของสารเขาและออกจากคลอโรพลาสต

ปฏิกิริยา A ปฏิกิริยา B

ADP + PiATP

NADP+NADPH + H+

2 4

1 3หมายเลข 1, 2, 3 และ 4 คือสารใดตามลํ าดับ1) CO2 ATP H2O แปง 2) CO2 H2O นํ้ าตาล O23) H2O O2 CO2 นํ้ าตาล 4) นํ้ าตาล H2O ATP O2


36. โมเลกุลภายในเซลลหลายชนิดมีสวนเกี่ยวของกับการเปลี่ยนรูปพลังงานภายในเซลล โดยเปนตัวรับและสงผานอิเล็กตรอนหรือโปรตรอน ยกเวนขอใด1) ATP 2) NADP+ 3) FAD 4) ไซโทโครม

จงศึกษาแผนภาพตอไปนี้แลวตอบคํ าถามขอ 37-38

N

N

ZNMulticellulardiploid stage Zygote

Mitosis

Gametes

Meiosis Fertiliza

tion

IGamete

Multicellularhaploid stage

ZygoteMitosis

Meiosis

Fertilizati

onMitosis

NN

2N

NN

II Gamete

Multicellular haploidstage (Gametophyte)

SporeMulticellulardiploid stage

Zygote

NN

N

N

2N

Mitos

is

Mitos

is

Meios

is

Fertiliz

ationMitosis

III

37. ขอใดแสดงวัฏจักรชีวิตของสัตว1) I 2) II 3) III 4) I และ II

38. ขอใดแสดงวัฏจักรชีวิตของพืชและสาหรายบางชนิด1) I 2) II 3) III 4) I และ II

39. กํ าหนดใหA เปนพืชที่มี Double fertilizationB เปนพืชที่มีระยะ Gametophyte เปนอิสระจากระยะ SporophyteC เปนพืชที่มีระยะ Sporophyte อยูบน Gametophyte ตลอดชีวิตD เปนพืชที่มีการถายละอองเรณู แตเมล็ดไมไดอยูในผล

A, B, C และ D ควรจะเปนพืชชนิดใดตามลํ าดับ1) เยอบีรา จอกหูหนู ปรง มะมวงหิมพานต2) สาหรายหางกระรอก หญาถอดปลอง ขาวตอกฤๅษี แปะกวย3) สนทะเล ฮอรนเวิรต ชายผาสีดา ปรง4) ผํ า ผักแวน ลิเวอรเวิรต สนทะเล

40. ขอใดเรียงลํ าดับพืชที่มีขนาดแกมีโตไฟตจากขนาดใหญไปขนาดเล็กไดถูกตอง1) กุหลาบ ลิเวอรเวิรต เฟน 2) เฟน ลิเวอรเวิรต กุหลาบ3) ลิเวอรเวิรต เฟน กุหลาบ 4) กุหลาบ เฟน ลิเวอรเวิรต

41. พืชที่เรียงลํ าดับตามลักษณะเดนของสปอโรไฟตจากมากไปนอยคือขอใด1) เฟน มอส มะเขือ 2) มะเขือ เฟน มอส3) มอส เฟน มะเขือ 4) มะเขือ มอส เฟน


42. จากภาพ ขอใดมีโครโมโซมเปน 2n (ถาวงจรชีวิตนี้เปนมอส)ไข + อสุจิ

การสรางสปอร

A B

D C

1) B, C, D 2) B, C 3) C, D 4) D, A43. พืชชนิดใดมีระยะแกมีโตไฟตนานที่สุด

1) เฟน 2) สาหราย 3) มอส 4) พืชดอก44. ขอใดถูกตองเมื่อเปรียบเทียบแกมีโตไฟตและสปอรโรไฟตของพืชดอก

1) แกมีโตไฟตขนาดเล็กอายุสั้น 2) แกมีโตไฟตขนาดใหญ มีโครโมโซม n3) สปอโรไฟตขนาดเล็กอายุสั้น 4) สปอโรไฟตขนาดใหญ มีโครโมโซม n

45. จากภาพ 1 และ 2 คืออะไรตอมใตสมองสวนหนา

FSH LH

1 2

Estrogen Progesterone

1) ฟอลลิเคิล เอนโดมีเทรียม 2) ฟอลลิเคิล คอรปสลูเทียม3) คอรปสลูเทียม เอนโดมีเทรียม 4) คอรปสลูเทียม ฟอลลิเคิล

46. ระยะใดของการแบงเซลลแบบไมโตซิสที่เซลลมีการเปลี่ยนแปลงสภาพเปนเซลลเฉพาะชนิดและมีการสังเคราะห ออรแกเนลลตางๆ1) G1 2) G2 3) S 4) Mitosis

47. Cell cycle ที่ถูกตองหมายถึงขอใด1) G1 - S - G2 2) G1 - S - G2 - M3) G1 - S - G2 - M - C 4) M และ C

48. Crossing over เกิดขึ้นระหวางขอใด1) ซิสเตอรโครมาติดของโครโมโซม 2) นอนซิสเตอรโครมาติดของไบวาเลนซ3) คูไบวาเลนซที่แตกตางกัน 4) นิวเคลียสของเซลลลูก


49. เซลลสืบพันธุจะมีโครโมโซมที่แตกตางกัน เพราะเหตุใด1) โฮโมโลกัสโครโมโซมแยกจากกันขณะแบงไมโอซิส2) มีการจํ าลอง DNA อีกเทาตัวขณะแบงไมโอซิส3) เกิด Crossing over ระหวางแบงตัวระยะ Prophase 14) โครมาติดไมแยกจากกันระหวางแบงตัวระยะ Prophase 1

50. จากแผนภาพเปนขั้นตอนการแบงเซลลแบบไมโทซิส

II

IIIIV

I

ขอใดเรียงลํ าดับขั้นตอนการแบงเซลลไดถูกตอง1) IV, II, III, I 2) IV, III, I, II 3) I, III, II, IV 4) II, I, III, IV

51. จากการสองกลองจุลทรรศนเพื่อดูการแบงเซลลของหนู เมื่อนับจํ านวนโครโมโซมดูมีจํ านวน 19 โครโมโซม แตละโครโมโซมประกอบดวย 2 Sister chromatid อยากทราบวาเซลลนี้กํ าลังอยูในระยะใด1) Prophase ของ Mitosis 2) Telophase II ของ Meiosis3) Anaphase ของ Mitosis 4) Prophase II ของ Meiosis

52. อาหารประเภทใดถาขาดแลวจะมีผลตอลูกในครรภมากที่สุด1) โปรตีน 2) แรธาตุ 3) วิตามิน 4) คารโบไฮเดรต

53. ขอใดไมถูกตองเกี่ยวกับการเกิดของอวัยวะตางๆ ของเอ็มบริโอ1) Cleavage - มีการแบงเซลลอยางรวดเร็ว 2) Blastula - เกิดทางเดินอาหาร3) Gastrula - เกิดเนื้อเยื่อ 3 ชั้น 4) Neurula - เกิดระบบประสาท

54. ขอใดไมถูกตองเกี่ยวกับการเจริญของอวัยวะตางๆ1) สมอง - Ectoderm 2) ทางเดินอาหาร - Endoderm3) กระดูก - Mesoderm 4) เลนสตา - Endoderm

55. หัวใจของคนเราเกิดมาจากเนื้อเยื่อชั้นเดียวกันกับอวัยวะใด1) สมอง 2) กระดูก 3) ปอด 4) ลํ าไสเล็ก


เฉลย

1. 2) 2. 2) 3. 3) 4. 1) 5. 3) 6. 3) 7. 2) 8. 3) 9. 4) 10. 1)11. 1) 12. 2) 13. 3) 14. 4) 15. 4) 16. 2) 17. 4) 18. 1) 19. 1) 20. 4)21. 1) 22. 2) 23. 1) 24. 4) 25. 4) 26. 3) 27. 4) 28. 4) 29. 3) 30. 1)31. 4) 32. 4) 33. 3) 34. 3) 35. 3) 36. 1) 37. 1) 38. 3) 39. 2) 40. 3)41. 2) 42. 2) 43. 3) 44. 1) 45. 2) 46. 1) 47. 3) 48. 2) 49. 3) 50. 3)51. 4) 52. 1) 53. 2) 54. 4) 55. 2)

Documents

Biology m5