sci access 14th : presentation digestive system & cellular respiration
DESCRIPTION
Official presentation sci access14 digestive system & cellular respiration M.5 (Grade 11) in ThaiTRANSCRIPT
14-15 OCT 2013
Biology M.4
Sci -acces#14
DIGESTIVE SYSTEM &
CELLULAR RESPIRATION BY : PERMKUN PERMSIRIVISARN
[P’ CAN] SCBI#2
Main Contents Digestive System- ระบบย่อยอาหาร
Cellular respiration - การหายใจระดับเซลล์
Course Schedule MON 14 OCT : 8.30-10.10 AM
TUE 15 OCT : 8.30-12.00 AM
For M.4 Sci-access students, Biology class
INTRODUCTION
14 OCT 2013
Biology M.4 Sci -acces#14
DIGESTIVE SYSTEM BY : PERMKUN PERMSIRIVISARN
[P’ CAN] SCBI#2
Food and Nutrient
Digestion
Mechanical Digestion
Chemical Digestion
Process of Digestion in Heterotroph Organisms
Intracellular Digestion
Extracellular Digestion
Digestion of each heterotroph organism
OUTLINE
Human Digestive System
Gastrointestinal Tract Organs
Accessory Organs
Anatomical, Physiological and Biochemical Properties
Digestion, Absorption and Excretion
OUTLINE
Food(อาหาร)
Nutrient (สารอาหาร)
สารอาหารที่ให้พลังงาน
คาร์โบไฮเดรต ลิพิด โปรตีน
สารอาหารที่ไม่ให้พลังงาน
แร่ธาตุ วิตามิน น้้า
FOOD AND NUTRIENT
Digestion : การนําสารอาหารเข้าสู่ เซลล์ เพื่อให้เซลล์สามารถนําไปใช้ในกระบวนการ Metabolism ต่างๆได้ Mechanical Digestion
(การย่อยเชิงกล)
Chemical Digestion (การย่อยเชิงเคมี)
DIGESTION
Mechanical Digestion (การย่อยอาหารเชิงกล)
การเพิ่มพื้นที่ผิวของอาหาร ทําให้อาหารมีขนาดเล็กลง การบดเคี้ยวของฟัน (Mastication)
การทํางานของน้ําดี (Bile)
MECHANICAL DIGESTION
Chemical Digestion (การย่อยอาหารเชิงเคมี ) การเกิดปฏิกิริยาเคมี ที่ทําให้โมเลกุลของอาหารเล็กลง โดยอาศัยการทํางานของ
enzyme
CHEMICAL DIGESTION
“HYDROLYSIS”
Heterotroph (สิ่งมีชีวิตที่สร้างอาหารเองไม่ได้ )
อาศัยการย่อยอาหารเพื่อนําสารอาหารเข้าสู่เซลล์
Consumer (ผู้บริโภค)
Decomposer (ผู้ย่อยสลาย)
การย่อยอาหารแบ่งออกเป็น 2 ประเภท ตามบริเวณที่ เกิดการย่อยเชิง เคมี
Intracellular Digestion (การย่อยอาหารภายในเซลล์ )
Extracellular Digestion (การย่อยอาหารภายนอกเซลล์ )
PROCESS OF DIGESTION
สร้าง food vacuole
อาศัย enzyme จาก lysosome
Protozoa
Paramecium
Amoeba
Porifera (ฟองน้ํา)
Hydra (ไฮดรา)
INTRACELLULAR DIGESTION
PROTOZOA
Paramecium Amoeba
SPONGE-PORIFERA
Ostia
การหลั่งน้ําย่อยที่มี enzyme เพื่อย่อยโมเลกุลอาหารขนาดใหญ่ เป็นโมเลกุลขนาดเล็ก แล้วดูดซึมเพื่อให้เซลล์นําไปใช้ ส่วนที่ไม่สามารถย่อยได้จะไม่ถูกดูดซึม
Fungi (เห็ด รา ยีสต์)
Animal (เว้น ฟองน้้า และ พยาธิตัวตืด-ไม่มีทางเดินอาหาร )
EXTRACELLULAR DIGESTION
Fungi เป็นสิ่งมีชีวิตกลุ่ม Saprophyte โดยการหลั่ง enzyme ออกมาย่อยแล้วดูดซึมสารอาหารเข้าสู่ เซลล์ ผ่าน Hypha
FUNGAL DIGESTIVE SYSTEM
ในสัตว์ (เว้น ฟองน้ํา) จะมีทางผ่านของอาหารในร่างกาย เรียกว่า Digestive Tract แบ่งเป็น 2 ประเภท Incomplete Digestive Tract (ทางเดินอาหารไม่สมบูรณ์ )
: มีเฉพาะปาก อาหารและกากเข้า-ออกทางเดียวกัน พบใน Cnidarian (ไฮดรา) และ Flatworm (พลานาเรีย)
***พยาธิตัวตืด เป็น หนอนตัวแบนที่ไม่มีทางเดินอาหาร Complete Digestive Tract (ทางเดินอาหารสมบูรณ์)
: มีปากและทวารหนักแยกออกจากกัน พบในสัตว์วิวัฒนาการตั้งแต่ หนอนตัวกลม ขึ้นไป
ANIMAL DIGESTIVE SYSTEM
ANIMAL DIGESTIVE SYSTEM
HYDRA-CNIDARIA
HYDRA-CNIDARIA
PLANARIA-PLATHYHELMINTHES
EARTHWORM-ANNELIDA
INSECT-ARTHOPODA
VERTEBRATE-CHORDATA
VERTEBRATE-CHORDATA
VERTEBRATE-CHORDATA
VERTEBRATE-CHORDATA
Short Digestive
tract
Long Digestive
tract
VERTEBRATE-CHORDATA
HUMAN DIGESTIVE SYSTEM
Gastrointestinal Tract Organs Oral Cavity (ช่องปาก= ฟัน ลิ้น)
Pharynx (คอหอย)
Esophagus (หลอดอาหาร)
Stomach (กระเพาะอาหาร)
Small Intestine (ลําไส้เล็ก)
Large Intestine (ลําไส้ใหญ่)
Rectum (ไส้ตรง)
Anus (ทวารหนัก)
DIGESTIVE ORGANS
Accessory Organs Salivary Gland (ต่อมน้ําลาย)
Liver (ตับ)
Gall Bladder (ถุงน้ําดี)
Pancreas (ตับอ่อน)
DIGESTIVE ORGANS
Teeth (ฟัน) : บดอาหาร
Deciduous Teeth (ฟันน้ํานม)
Permanent Teeth (ฟันแท้) Incisors (ฟันตัด)
Canines (ฟันเขี้ยว)
Premolars (ฟันกราม)
Molars (ฟันกรามหลัง)
ORAL CAVITY
ORAL CAVITY
Tongue (ลิ้น) : คลุกเคล้า รับรส ออกเสียง การกลืน
ORAL CAVITY
Salivary Glands (ต่อมน้้าลาย) : สร้างน้ําลาย มี 3 คู่ Parotid Glands (ต่อมข้างกกหู)
Submandibular Glands (ต่อมใต้ขากรรไกร : ผลิตน้ําลายมากที่สุด)
Sublingual Glands (ต่อมใต้ลิ้น)
ORAL CAVITY
Saliva (น้้าลาย)
Amylase : enzyme ย่อยแป้ง Mucin (เมือก)
Buffers (pH 6.0-7.0) Anti-bacterial chemicals
ORAL CAVITY
Mechanical Digestion ฟันบดอาหาร ลิ้นช่วยคลุกเคล้า
Chemical Digestion การทํางานของ α-amylase
ORAL CAVITY
PHARYNX
Soft Palate (เพดานอ่อน) : ที่ปิดรูเปิดของช่องจมูกทั้ง 2
Epiglottis (ฝาปิดกล่องเสียง) : ปิดทางเข้าหลอดลม
Medulla Oblongata : ศูนย์ควบคุมการกลืน ผ่าน CN X
PHARYNX
Esophagus (หลอดอาหาร) : ลําเลียงก้อนอาหาร (Bolus)
ESOPHAGUS
PERISTALSIS
STOMACH
STOMACH
Mucous Epithelial Cell ทําหน้าที่สร้างน้ําเมือกที่มีฤทธิ์เป็นเบส
ฉาบผิวของกระเพาะอาหารไม่ให้เป็นอันตราย
Parietal Cell ทําหน้าที่สร้าง HCl เพื่อช่วยในการย่อย
อาหาร และ Intrinsic Factor (IF) ควบคุมการดูดซึมวิตามินบี12
Chief Cell ทําหน้าที่สร้าง pepsinogen และ
prorennin ซึ่งเป็น Proenzyme และมี lipase ด้วย
STOMACH
Pepsinogen เป็น Inactivated Enzyme ต้องได้รับการกระตุ้นจาก HCl เป็น Pepsin ซึ่งเป็น Activated Enzyme
STOMACH
Pyloric Sphincter (หูรูดกระเพาะอาหารกับล้าไส้เล็ก ) ในกระเพาะจะมีลักษณะเหลวๆเรียกว่า Chyme ในกระเพาะอาหารอาจพบการ
ดูดซึมสารจําพวก แอลกอฮอล์และยาบางชนิด สารอาหารที่ไม่ถูกดูดซึมจะส่งต่อให้ลําไส้เล็กผ่านหูรูดข้างต้น
Cardiac Sphincter (หูรูดกระเพาะอาหารกับหลอดอาหาร ) Gastrin เป็นฮอร์โมนที่สร้างจากเซลล์ในกระเพาะอาหาร ทําหน้าที่กระตุ้นให้
Parirtal Cell หลั่ง HCl ออกมาซึ่งจะหลั่งเมื่อมีการนึกถึงอาหาร ได้รับกลิ่น หรือ เมื่ออาหารผ่านหูรูดข้างต้น
STOMACH
Mechanical Digestion การบีบตัวของกระเพาะอาหาร
Chemical Digestion การทํางานของ pepsin
STOMACH
Small Intestine (ล้าไส้เล็ก) โครงสร้างภายนอกแบ่งเป็น 3 ส่วน คือ
Duodenum: เป็นบริเวณที่มีสารเคมีหลายชนิด เช่น - Pancreatic Juice จากตับอ่อน - Bile (น้้าดี) สร้างจากตับ หลั่งออกมาจากถุงน้ําดี - Intestinal Juice จากผนังดูโอดีนัม
Jejunum: ส่วนที่มีการดูดซึมอาหารมากที่สุด
Ileum: ปลายสุดของ Ileum ต่อกับลําไส้ใหญ่มีขนาดเล็กและยาวที่สุด
SMALL INTESTINE
SMALL INTESTINE
Liver (ตับ) : สร้าง Bile (น้้าดี)
Bile (น้้าดี) Bile Salt (เกลือน้ําดี: มีองค์ประกอบ
ของ Cholesterol)
Bilirubin (รงควัตถุจากการแตกตัวของRBC ทําให้อุจจาระมีสีเขียวปนเหลือง)
LIVER
PANCREAS
Pancreas (ตับอ่อน) โดยการหลั่งสารได้แก่ น้ํา
HCO3- (ช่วยลดความเป็นกรดของ Chyme จากกระเพาะอาหาร)
Amylase
Lipase
Proenzyme ที่ในการย่อย protein คือ Trypsinogen
Chymotrypsinogen
Procarboxypeptidase
Small Intestine : ที่ผนัง duodenum สร้างสาร ได้แก่
Aminopeptidase (ย่อยโปรตีนจากฝั่ง N-terminal)
Lipase (ย่อยลิพิด)
Disaccharase (ย่อยน้ําตาลโมเลกุลคู่)
Enterokinase (กระตุ้นการทํางานของ trypsin)
SMALL INTESTINE
SMALL INTESTINE
SMALL INTESTINE
Mechanical Digestion
Peristalsis
Segmentation
การทํางานของน้ําดี
SMALL INTESTINE
SMALL INTESTINE
Chemical Digestion การทํางานของ enzyme ต่างๆ ดังนี้
Substrate Enzyme Secreted From Organs Product
Starch amylase Pancreas Maltose, Oligosaccharide
Glycogen amylase Pancreas Maltose, Oligosaccharide
Maltose maltase Small Intestine 2 Glucose
Sucrose sucrase Small Intestine Glucose + Fructose
Lactose lactase Small Intestine Glucose + Galactose
enzyme ที่ในการย่อย Carbohydrate อวัยวะที่สร้างและผลที่เกิดขึ้น
SMALL INTESTINE
Substrate Enzyme Secreted From Organs Product
Polypeptide trypsin Pancreas Peptide
chymotrypsin Pancreas Peptide
carboxypeptidase Pancreas Amino acid
(ย่อยจาก C-terminal)
aminopeptidase Small Intestine Amino acid
(ย่อยจาก N-terminal)
Tripeptide Tripeptidase Small Intestine Dipeptide + Amino acid
Dipeptide Dipeptidase Small Intestine 2 Aminoacid
enzyme ที่ในการย่อย Protein อวัยวะที่สร้างและผลที่เกิดขึ้น
SMALL INTESTINE
Substrate Enzyme Secreted From Organs Product
Triglycerid Lipase Pancreas and
Small Intestine
Glycerol + 3 Fatty Acid
enzyme ที่ในการย่อย Lipid อวัยวะที่สร้างและผลที่เกิดขึ้น
SMALL INTESTINE
LARGE INTESTINE
Large Intestine (ล้าไส้ใหญ่) : มีหน้าที่
ดูดน้ํา
ดูดเกลือน้ําดีและแร่ธาตุกลับเข้าสู่ร่างกาย
ดูดซึมสารอาหารที่หลงเหลือ
เป็นที่อยู่ของจุลินทรีย์แบคทีเรียที่ช่วยสังเคราะห์
vitamin B12,
vitamin K
folate
biotin
LARGE INTESTINE
ANUS
ANUS
ปัจจัยใดบ้างที่ส่งผลต่อการทํางานของ enzyme?
Enzyme ที่ เกี่ยวข้องกับการย่อยสารใด ที่มักสร้างในรูปของ proenzymeก่อน และเหตุใดจึงต้องสร้างในรูปดังกล่าว ?
จากที่ เรียนมา จงแยกแยะว่าสิ่งมีชีวิตต่อไปนี้ จัดเป็นสิ่งมีชีวิตพวกใด ? A : มี Branched Incomplete Digestive Tract
B : เป็นสัตว์ที่ไม่มีทางเดินอาหาร
C : สัตว์ที่มีกึ๋น
QUIZ
15 OCT 2013
Biology M.4 Sci -acces#14
CELLULAR RESPIRATION BY : PERMKUN PERMSIRIVISARN
[P’ CAN] SCBI#2
Energy and Cell Stabilization
ATP (Adenosine triphosphate)
Phosphorylation: Production of ATP
Mitochondria: The Power House of Cell
Cellular Respiration
Aerobic Cellular Respiration
Anaerobic Cellular Respiration
Fat and Protein Catabolic Pathway
OUTLINE
ENERGY AND CELL STABILIZATION
ATP
ATP
Substrate-level Phosphorylation : ปฎิกิริยาเกิดด้วยพลังงานของสารตั้งต้น Oxidative Phosphorylation : ปฏิกิริยาเกิดควบคู่กับการถ่ายทอด e- Photophosphorylation : ปฏิกิริยาเกิดขึ้นโดยการกระตุ้นจากแสง *****ในการหายใจระดับเซลล์กระบวนการ Phosphorylation จะพบในประเภทที่1 และ 2
PHOSPHORYLATION
PHOSPHORYLATION
Substrate-level Phosphorylation
THE POWERHOUSE OF CELL
การสลายพันธะโควาเลนท์ ของโมเลกุลกลูโคส จะทําให้เกิด e - อิสระในปฏิกิริยา ซึ่ง e - เหล่านี้มีพลังงานสูง จะถูกรับด้วย Oxidizing Agent คือ NAD+ และ FAD กลายเป็น Reducing Agent ที่มีพลังงานสูงคือ NADH และ FADH2 ตามลําดับ
AEROBICS RESPIRATION
AEROBICS RESPIRATION
NAD+ (Nicotinamide Adenine Dinucleotide)
: มี niacin (B3) เป็นองค์ประกอบ
NAD+ + 2e - + H+ --------> NADH
NAD+/NADH
FAD (Flavin Adenine Dinucleotide)
: มี riboflavin (B2) เป็นองค์ประกอบ FAD + 2e - + 2H+ --------> FADH2
FAD/FADH2
Aerobics Respiration แบ่งเป็น 4 ขั้นตอน
Glycolysis
Acetyl CoA Production
Krebs Cycle
Electrons Transport System
AEROBICS RESPIRATION
AEROBICS RESPIRATION
เกิดขึ้นที่ Cytosol
จาก 1 Glucose จะได้ 2 pyruvic acid
2 NADH
2 ATP
GLYCOLYSIS
GLYCOLYSIS
ACETYL COA PRODUCTION
เกิดขึ้นที่ Matrix
จาก 1 Glucose จะได้ 2 acetyl CoA
2 NADH
2 CO2
ACETYL COA PRODUCTION
Citric Acid Cycle Tricarboxylic Acid Cycle (TCA cycle)
เกิดขึ้นที่ Matrix
จาก 1 Glucose จะได้
2 ATP 6 NADH 2 FADH2 4 CO2
KREBS CYCLE
KREBS CYCLE
KREBS CYCLE
เกิดขึ้นที่ Inner membrane of mitochondria
จาก 1 Glucose จะได้ 32-34 ATP
12 H2O
ETS
Oxidizing Agent (NAD+ และ FAD)
: ตัวรับอิเล็กตรอน พร้อมโปรตอน
Reducing Agent (NADH และ FADH2)
: ตัวพาอิเล็กตรอน พร้อมโปรตอน NADH ถ่ายทอด e- ให้ 3 ATP
FADH2 ถ่ายทอด e- ให้ 2 ATP
Protein Complex
: โปรตีนที่เยื่อหุ้มชั้นใน mitochondria รับเฉพาะอิเล็กตรอน ไม่รับโปรตอน
เช่น Cytochrome
ETS
http://www.science.smith.edu/departments/Biology/Bio 231/etc.html
ETS
ATP สุทธิที่ ได้จากการสลาย glucose 1 โมเลกุล ความแตกต่างของ ATP ที่เกิดขึ้น (36 หรือ 38 ATP) สืบเนื่องมาจาก 2 NADH ที่ เกิดขึ้นระหว่าง glycolysis ไม่สามารถผ่าน mitochondrial membrane ได้ จึงส่งผ่านe - ผ่านระบบลําเลียงที่ต่างกันตามอวัยวะ กล่าวคือ
ในเซลล์หัวใจ ตับ ไต จะส่ง e- ให้2 NADH ใน mitochondria ได้เป็น 6 ATP แต่
ในอวัยวะอื่นเช่น สมอง และกล้ามเนื้อลายจะมี FADH2 มารับe- ได้เป็น 4 ATP
จึงเป็นที่มาของความแตกต่างในปริมาณ ATP ที่สังเคราห์ได้
ATP OUTCOME
CONCLUSION OF CHO METABOLISM
s
GLYCOLYSIS
ACTYL COA PRODUCTION
& KREBS CYCLE
1 glucose = 2 pyruvate
s
ELECTRON TRANSPORT SYSTEM
SUMMARY
Reaction Substrate-level
Phosphorylation
Oxidative Phosphorylation CO2 Production
Reducing Agent ATP
Glycolysis 2 ATP 2 NADH 6 ATP (ตับ,ไต,หัวใจ)
- 4 ATP (สมอง, กล้าม)
Acety CoA
Production - 2 NADH 6 ATP 2 CO2
Krebs Cycle 2 ATP 6 NADH 18 ATP
4 CO2 2 FADH2 4 ATP
Total 36 or 38 ATP 6 CO2
ใน Prokaryotes การถ่ายทอด e - เกิดขึ้นที่ mesosome ใน Prokaryotes หลายชนิดใช้ตัวรับ e - ที่ไม่ใช่ O2 เช่น NO3 - SO42- เป็นต้น เรียกสิ่งมีชีวิตพวกนี้ว่า Anaerobes
สิ่งมีชีวิตทั้ง Prokaryotes และ Eukaryotes ที่หายใจแบบใช้ O2 ในภาวะที่ O2 ไม่เพียงพอ การถ่ายทอด e - จะชะงักลลง แต่เซลล์ยังคงต้องการพลังงานอยู่ จึงเกิดกระบวนกานที่ เรียกว่า Fermentation (การหมัก)
ANAEROBIC RESPIRATION
พบในแบคทีเรีย ยีสต์ เมล็ดพืช pyruvic acid (C-3) ที่ได้จะเปลี่ยนเป็น acetaldehyde (C-2) และปลดปล่อย CO2 ออกมา เกิดการหมักโดย acetaldehyde รับ e - และ H+ จาก NADH กลายเป็น ethanol(C-2) เพื่อนํา NAD+ ไป recycle ใช้ในglycolysis ต่อไป
ALCOHOL FERMENTATION
พบในแบคทีเรีย พยาธิตัวตืด กล้ามเนื้อลาย pyruvic acid (C-3) รับ e - และ H+ จาก NADH กลายเป็น lactic acid (C-3:C3H6O3) เพื่อนํา NAD+ ไป recycle ใช้ในglycolysis ต่อไป ในร่างกายคนเรา lactic acid ที่สะสมทําให้เมื่อยล้า เป็นตะคริว ทั้งนี้ตับจะทํางานเปลี่ยน lactic acid เพื่อนํามาย่อยสลายแบบใช้ออกซิเจน
LACTIC ACID FERMENTATION
Fatty Acid : ตัดโซ่คาร์บอนที่ละ 2 atom เรียกกระบวนการนี้ว่า β-oxidation สารเหล่านี้จะรวมตัวกับโคเอ็นไซม์ A กลายเป็น acetyl CoA
Glycerol จะเปลี่ยนเป็นสารตัวใดตัวหนึ่งใน glycolysis
FAT CATABOLIC PATHWAYS
Amino acid
: จะถูกเปลี่ยนเป็น pyruvic acid เป็น acetyl CoA หรือเปลี่ยนเป็นสารตัวใดตัวหนึ่งในวัฎจักรเครปส์
**จะต้องมีการแยกหรือดึงหมู่อะมิโน(NH2-)ออกจากโมเลกุลของกรดอะมิโนก่อนเสมอ! Deamination
Transamination
หมู่กรดอะมิโนที่หลุดออกมานี้จะกลายเป็นแอมโมเนีย (NH3-) ร่างกายจะขับออกในปัสสาวะในรูปของ Urea
PROTEIN CATABOLIC PATHWAYS
CATABOLIC PATHWAY
ในการสลาย glucose ให้ได้มาซึ่งพลังงานในรูปของ ATP เกิดผ่าน substrate-level phosphorylation และ oxidative phosphorylation ในอัตราส่วนต่อกันเท่าใด?
ความสําคัญของการหมัก Fermentation คืออะไร?
ร่างกายคนเราเลือกที่จะสลายสารอาหารกลุ่มใด ตามลําดับ?
QUIZ
THANK YOU