วันอังคารที่ 29 มกราคม พ.ศ. 2551

กีฬาสีโรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา

สีสันแห่งเตรียมอุดม ช่วงเวลาแห่งความทรงจำ
เมื่อเดือนตุลาคม ช่วงเวลาแห่งการพักผ่อนผ่านพ้นไป ก็ถึงคราวที่โรงเรียนเตรียมอุดมศึกษาจะเบ่งบานด้วยสีสันของการแข่งขันกีฬาประจำปี นักเรียนทุกคนไม่ว่าจะเป็นรุ่นเล็กหรือรุ่นใหญ่ ต่างมีความกระตือรือร้นในการเตรียมตัวสำหรับงานที่กำลังจะมาถึง และนั่นรวมถึงตัวผมเองด้วย
“กีฬาสี” กิจกรรมที่มิได้มีเพียงแต่การแข่งขันกีฬา หากแต่หลายหลากด้วยรูปแบบสีสันของเหล่าคณะเชียร์ ผนวกกับความสวยงามและความพร้อมเพรียงของขบวนพาเหรด สิ่งเหล่านี้ล้วนสร้างความรู้สึกประทับใจให้แก่เหล่าผู้มาเยือนทั้งหลาย ซึ่งเบื้องหลังของความยิ่งใหญ่ตระการตานี้ แท้จริงแล้วต้องถูกแลกมาด้วยเวลาอันมีค่า หยาดเหงื่อและแรงกายหรือแม้กระทั่ง...น้ำตา
กองเชียร์หรือเรียกอย่างหรูๆว่าสแตนด์ เป็นนักเรียนชั้น ม.4 โดยส่วนใหญ่ของตึก 9 ที่ต้องทำการซักซ้อมทุกๆเที่ยงก่อนรับประทานอาหารกลางวันและหลังเลิกเรียน เท่าที่ข้าพเจ้าจำความได้นั้น มันช่างเป็นช่วงเวลาที่น่าเบื่อเกินบรรยายจริงๆ รุ่นพี่ทุกคนต่างเคร่งครัดกับการฝึกซ้อมมาก การถูกดุจึงถือเป็นเรื่องปกติ ซึ่งในช่วงแรกๆนั้นข้าพเจ้ารู้สึกไม่พอใจเป็นอย่างยิ่งเพราะกิจกรรมเหล่านี้มาเบียดบังเวลาเรียนของข้าพเจ้า แต่เมื่อข้าพเจ้าลองนั่งคิดตริตรองดูแล้ว จึงรู้ว่าข้าพเจ้ายังไม่เข้าใจแม้แต่จุดประสงค์ของกิจกรรมเหล่านี้เลย กีฬาสีมิใช่เพียงแค่เหตุการณ์ที่จะผ่านไปในวันหนึ่งๆเท่านั้น มันเป็นเหมือนแบบทดสอบแสนยากสำหรับนักเรียนทุกคนหากต้องทำทุกอย่างด้วยตัวคนเดียว เพราะมันไม่สามารถถูกขีดเขียนหรือลบได้ด้วยอุปกรณ์การเขียนใดๆ มีเพียงความเสียสละ ความมานะอดทนและความสามัคคีเท่านั้นที่จะแต่งแต้มมันให้เกิดผลสัมฤทธิ์ได้ ซึ่งสิ่งเหล่านี้เริ่มต้นมาจากตัวเราเอง เมื่อข้าพเจ้าคิดได้เช่นนี้แล้ว จึงตั้งใจฝึกซ้อมอย่างแข็งขัน ไม่บ่นกระปอดประแปดและตรงต่อเวลาทุกครั้งเท่าที่เวลาเรียนจะเอื้ออำนวย เพื่อแสดงความรับผิดชอบต่อหน้าที่ของตน
มันเป็นความภาคภูมิใจสำหรับข้าพเจ้าในฐานะที่เป็นหนึ่งในคณะเชียร์สีบานเย็น และในฐานะที่เป็นนักเรียนโรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา ที่ได้ทำหน้าที่ของตนอย่างดีที่สุดแล้ว แม้ว่าผลลัพธ์ที่ออกมาจะไม่เป็นไปตามที่คาดหวังก็ตาม

โรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา 70 ปี แห่งความทรงจำ

...แย้มบัวบาน ใต้ร่มสีชมพู 70 ปีแห่งความสำเร็จ...
“เวลา” ช่างเหมือนกับสายน้ำเหลือเกิน ไหลเคลื่อนละเรื่อยไปไม่เคยหยุดนิ่ง สายน้ำแท้จริงแล้วมีมากมายในโลก อย่างไรก็ตามแม้จะได้ชื่อว่าเป็นสายน้ำเหมือนกัน ทว่ากลับไหลเร็วไม่เท่ากัน สำหรับธารน้ำแห่งนี้ความเร็วของมันกลับคงที่ตลอดเวลาไม่เคยเปลี่ยนแปลง จะผิดแปลกไปก็ต่อเมื่อความรู้สึกของเราเพิ่มหรือชะลอความเร็วของมันเท่านั้น และในทางที่น้ำไหลผ่าน บางครั้งมันได้ทิ้งร่องรอยไว้กับผืนดินที่รองรับมันด้วย ร่องรอยที่ว่านี้มันช่างเหมือนกับรอยแห่งอดีตเสียจริง มันยังคงมีให้เห็นอยู่จนถึงทุกวันนี้และจะประดับอยู่ตรงนั้นตลอดไป เฉกเช่นเดียวกับความทรงจำที่มนุษย์อย่างเราสรรสร้างขึ้นมา ประวัติและเหตุการณ์ต่างๆมากมาย ได้ถูกบันทึกไว้ในสมุดเล่มใหญ่ที่สุด มีความซับซ้อนมากที่สุด ทำให้เรามิอาจคาดเดาได้ว่าหน้าต่อไปของสมุดจะมีสิ่งใดปรากฏอยู่ “สมุดของเวลาและความทรงจำ” แต่สิ่งต่างๆ มิอาจอยู่ได้อย่างยั่งยืนถาวร การที่บางอย่างจะถูกลบเลือนหายไปจึงเป็นเรื่องปกติทั่วไป เว้นแต่ว่าสิ่งนั้นจะเป็นสิ่งสำคัญ ยากยิ่งที่จะลืมเลือนดั่งเช่นประวัติของโรงเรียนแห่งหนึ่งที่ได้รับการยอมรับว่ายอดเยี่ยมที่สุดในประเทศไทย “โรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา”
โรงเรียนเตรียมอุดมศึกษาเดิมชื่อ “โรงเรียนเตรียมอุดมศึกษาแห่งจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย” ตั้งอยู่ที่ถนนพญาไท ติดกับจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ถูกก่อตั้งขึ้นโดยคณะท่านหม่อมหลวงปิ่น มาลากุลเมื่อวันที่ 3 มกราคม พ.ศ.2480 ผู้อำนวยการคนแรกของโรงเรียน เดิมที่โรงเรียนนี้สังกัดอยู่กับจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยและเตรียมนักเรียนแผนกต่างๆไว้สำหรับเข้าศึกษาต่อในคณะต่างๆของจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยโดยเฉพาะ ต่อมาได้ถูกโอนไปสังกัดกรมวิสามัญศึกษา และมีระเบียบกำหมดให้นักเรียนที่เรียนจบการศึกษาจากโรงเรียนนี้สอบคัดเลือกเข้าศึกษาในจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยเช่นเดียวกับนักเรียนชั้นเตรียมอุดมศึกษาของโรงเรียนทั่วไป ทั้งยังได้ตัดว่า “แห่งจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย” ออก คงเหลือคำว่า “โรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา” เท่านั้น

ภายใต้ร่มสีชมพูคันนี้ มีภูมิทัศน์โดยรอบงดงามยิ่ง หลายหลากไปด้วยพฤกษานานาพันธุ์ ที่พร้อมใจกันโบกพลิ้วเมื่อต้องสายลม สงบร่มเย็นด้วยความศักดิ์สิทธิ์ของสัญลักษณ์แห่ง กษัตริยานุสรณ์จุฬาลงกรณ์ และพระปริวรรติเทพผู้สถิตคู่สถาบันนับตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน หากเราลองเยื้องย่างเข้ามาภายในรั้วแห่งนี้ เราจะพบกับสระบัวขนาดใหญ่ ที่เต็มไปด้วยดอกบัวมากมาย ดอกใหญ่บ้างเล็กบ้าง หุบบานคละกันไป ศิษย์เตรียมอุดมศึกษาเปรียบได้กับบัวในสระ ที่แม้ว่าจะต่างกันเพียงไร ก็อยู่ในสระเดียวกัน เติบโตขึ้นมาร่วมกันและคอยปกป้องซึ่งกันและกัน เหมือนกับสายสัมพันธ์ระหว่างรุ่นพี่กับรุ่นน้อง เพื่อนกับเพื่อน ที่สานกันอย่างแน่นแฟ้นและมั่นคง แล้วสายสัมพันธ์เหล่านี้เกิดขึ้นมาได้อย่างไร คำว่า “เวลา” คงไม่เพียงพอกับการสร้างสิ่งนี้เป็นแน่
เวียนมาบรรจบครบ 70 ปี ประเพณีต่างๆในรั้วจามจุรียังคงเป็นดั่งเช่นวันก่อน “การรับน้อง” ดูเหมือนว่าจะเป็นสิ่งที่รุ่นพี่ตั้งหน้าตั้งตาคอยมากที่สุด “การรับน้อง”เป็นการเสริมสร้างความสัมพันธ์ระหว่างรุ่นพี่กับรุ่นน้อง โดยมีกิจกรรมกลุ่มเป็นสื่อกลาง ทำให้รุ่นพี่และรุ่นน้องมีโอกาสได้สนทนา แลกเปลี่ยนทรรศนะ ตลอดจนให้ความช่วยเหลือแก่กันและกันตามสมควร ซึ่งจะมีรูปแบบของกิจกรรมที่แตกต่างกันออกไปตามห้องและสายวิชา นอกจากกิจกรรม “รับน้อง” แล้ว “กีฬาสี” ก็เป็นอีกหนึ่งกิจกรรมที่ช่วยสอนให้นักเรียนรู้จักการคิดวางแผน มีความเป็นผู้นำ และสามารถแก้ไขปัญหาเฉพาะหน้าได้อย่างเหมาะสม ทั้งยังเป็นการเสริมสร้างความสามัคคีในหมู่คณะ อีกด้วย
เมื่อได้ขึ้นชื่อว่าเป็นนักเรียนโรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา ย่อมมีเอกลักษณ์เป็นของตนเอง นั่นคือ “มีความเป็นเลิศทางวิชาการและคุณธรรม” ซึ่งได้แสดงให้เป็นที่ประจักษ์แก่สังคมมาเป็นเวลาหลายปีแล้ว จนกระทั่งวันนี้ กาลเวลาได้ล่วงเลยมาถึง 70 ปีแล้ว โรงเรียนเตรียมอุดมศึกษายังคงยืนหยัดและมั่นคงดุจต้นไม้ใหญ่ ที่แตกกิ่งก้านสาขาด้วย “วิถีแห่งเตรียมอุดม” อันงดงามเป็นหนึ่งเดียว...วันนี้แม้ว่าเราจะเป็นเพียงดอกบัวตูม แต่ซักวันหนึ่งเมื่อถึงเวลาเราก็พร้อมที่จะเบ่งบานอย่างสง่างามด้วยศักดิ์ศรีแห่งเตรียมอุดม

แบบทดสอบ เรื่อง การหายใจ ระบบขับถ่ายและระบบลำเลียง


แบบทดสอบวัดผลความรู้พื้นฐาน ชุดที่ 2
วิชา วิทยาศาสตร์(ชีววิทยา) เรื่อง Respiration ,Excretion, Circulatory system
คำชี้แจง จงเติมคำหรือตอบคำถามให้ได้ใจความครบถ้วนสมบูรณ์
**หมายเหตุ บางคำถามควรตอบโดยใช้ technical term**
1.ปัจจัยใดมีผลต่อรูปแบบของN-waste ในสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด (บอกมาอย่างน้อย 2 ประการ)........
2.เหตุใดสัตว์น้ำโดยส่วนใหญ่จึงขับN-wasteในรูปของแอมโมเนีย........
3.จงบอกข้อได้เปรียบและข้อเสียเปรียบของสัตว์ที่ขับถ่ายของเสียในรูปของยูเรียเมื่อเทียบกับสัตว์ที่ขับถ่ายของเสียในรูปของแอมโมเนีย……....
4.โครงสร้างและรูปแบบของ respiratory surface or respiratory organs ในสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดขึ้นอยู่กับสิ่งใดบ้าง...............
5.เพราะเหตุใดพวก Amphibian จึงมีปอดขนาดเล็ก..................
6.ศูนย์ควบคุมการหายใจของมนุษย์ได้แก่สมองส่วน......................................
7.อุปกรณ์ใดใช้ศึกษาปริมาตรของอากาศในปอดมนุษย์.................................
8.เหตุใดนกและสัตว์เลื้อยคลานจึงมีรูปแบบของ N-waste ต่างจากพวกสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมและสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ....................................................
9.จงบอกข้อแตกต่างของ Hemoglobin and Hemocyanin มาอย่างน้อย 3 ประการ
10.การบีบและคลายตัวของหัวใจในการส่งเลือดจากห้อง atrium ไปยังห้อง ventricle อาศัยการกระตุ้นจากเนื้อเยื่อพิเศษที่เรียกว่า.........................................
11.หาก Atrioventricular valves เสียหายหรือทำงานบกพร่อง จะส่งผลต่อร่างกายของคนเราอย่างไร..............
12.Cardiac output คืออะไรและมีปัจจัยใดเป็นตัวควบคุม (บอกมา 2 ประการ).................
13.เมื่อร่างกายของคนเราขาด nephron บริเวณ Ascending loop of Henle แล้วร่างกายจะสามารถรักษาสมดุลของน้ำและเกลือแร่ในร่างกายได้หรือไม่ จงอธิบาย................
14.เหตุใดปลาทะเลบางชนิดจึงไม่มี glomerulus และ Bowman’s Capsule ประกอบอยู่ใน nephron................
15.เอนไซม์ตัวใดที่กระตุ้นให้กรดคาร์บอนิกส์ในเม็ดเลือดแดงแตกตัวเป็น ไฮโดรเจนไอออน และไบคาร์บอเนตไอออน........................

วันจันทร์ที่ 28 มกราคม พ.ศ. 2551

Homeostasis 3


Forms of nitrogenous wastes

สัตว์แต่ละชนิดมีการขับ nitrogenous wastes ต่างชนิดกันทั้งนี้ขึ้นอยู่กับ evolutionary history and Habitat ชึ่งเราสามารถแยกเป็นรูปแบบต่างๆได้ดังนี้

1.Ammonia

สัตว์น้ำโดยส่วนใหญ่จะขับถ่ายของเสียออกมาเป็นแอมโมเนียเพราะโมเลกุลของแอมโมเนียสามารถเคลื่อนผ่าน membrane ได้ง่ายและน้ำพร้อมที่จะแพร่ไปยังน้ำรอบตัวโดยตรง ซึ่งแอมโมเนียที่ปนออกไปนั้นมีความเข้มข้นมากนัก(มีน้ำผสมอยู่มาก)ทำให้การขับถ่ายแต่ละครั้งสามารถขับน้ำออกไปได้มากเช่นกัน

2.Urea

สัตว์บกโดยมากขับถ่ายของเสียเป็นยูเรียเพราะสามารถขับออกได้ในความเข้มข้นที่มาก(ความเป็นพิษน้อยกว่าแอมโมเนียประมาณ 100,000 เท่า)

3.Uric acid

แมลง ทากบกและนกจะขับถ่ายของเสียในรูปกรดยูริกเพื่อลดการสูญเสียน้ำในร่างกาย(กรดยูริกมีความเป็นพิษน้อยที่สุด)

Homeostasis 2


Marine animals,Freashwater animals,Animals that live in temporary water,Land animals

การรักษาดุลยภาพของร่างกายในสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆมีความหลากหลาย ซึ่งเราสามารถแบ่งได้เป็นกลุ่มต่างๆดังนี้

1.สัตว์ทะเล

โดยส่วนใหญ่แล้วสัตว์ที่อาศัยอยู่ในทะเลพวกที่ไม่มีกระดูกสันหลังมักเป็น osmoconformer แต่พวกมีกระดูกสันหลังทั้งหมดเป็น osmoregulator ปลาทะเลจะดื่มน้ำเข้าไปเป็นจำนวนมากเพื่อรักษาระดับน้ำในร่างกายและกำจัดไอออนทางเหงือกและปัสสาวะซึ่งมีความแตกต่างจากฉลาม(ฉลามเป็นปลากระดูกอ่อน)เพราะเนื่องด้วยฉลามมี TMAO คือของเหลวที่ช่วยป้องกันโปรตีนจากการทำลายโดยยูเรีย

2.สัตว์น้ำจืด

มีปัญหาในการรักษาธำรงดุลของร่างกายตรงกับสัตว์น้ำเค็ม คือต้องอาศัยเหงือกในการจับไอออนแทนที่จะขับออกเหมือนปลาน้ำเค็ม

3.สัตว์ที่อยูในน้ำชั่วคราว

มีการปรับตัวแบบ Anhydrobiosis หมายถึงการที่มีชีวิตอยู่ได้ในสภาพนิ่งภายในที่ๆมีความแห้งแล้งเป็นอย่างมาก ซึ่งจะมีกลไกในการนำน้ำตาลโมเลกุลคู่บางชนิดมาใช้ในการปกป้องเซลล์จากความแห้งแล้ง

4.สัตว์บก

ความแห้งแล้งมีผลอย่างมากต่อการดำรงชีวิต จึงได้มีปรับตัวทั้งทางด้านสรีรวิทยาและสัณฐานวิทยา เช่น พืชมีการสร้าง waxy cuticle ป้องกันการระเหยของน้ำ สัตว์บางชนิดมีการสร้างชั้นของผิวหนังเพิ่มเป็นพิเศษหรืออาจมีการออกหากินยามค่ำคืนเพื่อลดการสูญเสียน้ำ

แบบทดสอบ เรื่อง สารเคมีภายในเซลล์และระบบย่อยอาหาร



แบบทดสอบวัดผลความรู้พื้นฐาน ชุดที่ 1
วิชา วิทยาศาสตร์(ชีววิทยา) เรื่อง Chemistry of life, Digestion
คำชี้แจง จงเติมคำหรือตอบคำถามให้ได้ใจความครบถ้วนสมบูรณ์
**หมายเหตุ บางคำถามควรตอบโดยใช้ technical term**
1.โมเลกุลอินทรีย์อันเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของชีวโมเลกุล คือ....................................
2.จงอธิบายความแตกต่างทางโครงสร้างหรือองค์ประกอบทางเคมีระหว่างคาร์โบไฮเดรตและไขมัน........
3.จงอธิบายความแตกต่างระหว่างน้ำตาลชนิด α และน้ำตาลชนิด β รวมถึงยกตัวอย่างน้ำตาลมาชนิดละ 1 อย่าง......................................................
4.จงบอกลักษณะร่วมของ น้ำมัน ไขมัน และขี้ผึ้งมาอย่างน้อย 2 ประการ......................
5.เนยเทียมมีสารที่เรียกว่า Hydrogenated oil ประกอบอยู่ซึ่งเกิดจาก glycerol รวมตัวอยู่กับ.................
6.กรดอะมิโนที่มีโครงสร้างอย่างง่ายที่สุดคือกรดอะมิโนชนิดใด...............
7.Hemoglobin เป็นโปรตีนที่มีอะตอมของโลหะชนิดใดประกอบอยู่และเรียกโปรตีนประเภทนี้ว่า...............
8.เหตุใดกรดอะมิโนและโปรตีนจึงเป็นบัฟเฟอร์ที่สำคัญทางชีววิทยา.............................
9.ปัจจัยใดบ้างที่มีผลกระทบต่อการทำงานของเอนไซม์................................
10.แบคทีเรียและโพรโทซัวที่ช่วยย่อยเซลลูโลสในกระเพาะส่วนรูเมนมีความเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์กรดอะมิโนรวมถึงกรดไขมันและวิตามินชนิดใด................................
11.เอนไซม์ที่สามารถแปรสภาพ Trypsinogen ให้อยู่ในสภาพที่ทำงานได้ หลั่งมาจากอวัยวะใดและมีชื่อเรียกว่า........................................
12.เพราะเหตุใดสัตว์กินพืชจึงมีลำไส้ยาวกว่าพวกกินสัตว์........................................
13.ไขมันถูกดูดซึมเข้าสู่หลอดน้ำเหลืองด้วยวิธีการลำเลียงสารแบบใด.................................
14.เหตุใดการดูดซึม monosaccharide จึงต้องผ่านหลอดเลือด hepatic portal vein เข้าสู่ตับก่อนจึงจะผ่านเข้าสู่หัวใจ.........................................
15.เอนไซม์ตัวใดที่ย่อยสลายสายเพปไทด์จากปลายที่ประกอบด้วยหมู่ Carboxyl………………

Homeostasis 1


Osmoregulation หมายถึงการที่สิ่งมีชีวิตมีการจักการกับความเข้มข้นของสารละลาย และรักษาสมดุลของน้ำ
ซึ่งเราสามารถแยกออกมาเป็นประเด็นต่างๆได้ดังนี้
1.Osmosis คือ การเคลื่อนที่ของน้ำผ่านเยื่อเลือกผ่าน โดยมี osmotic pressure เข้ามาเกี่ยวข้อง
2.การท้าทายของสิ่งมีชีวิต เราสามารถจำแนกสิ่งมีชีวิตโดยใช้การเปลี่ยนแปลงของสารละลายในร่างกายเป็นเกณฑ์ ซึ่งแบ่งได้เป็น 2 กลุ่ม
2.1Osmoconformer คือสัตว์ซึ่งไม่ค่อยมีการปรับ osmolarity ในร่างกายเพราะมันเป็น isoosmotic กับสิ่งแวดล้อมรอบตัวมัน
2.2Osmoregulator คือสัตว์ซึ่งต้องปรับ osmolarity ภายในให้สัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมรอบตัว

3.Stenohaline และ Euryhaline

3.1Stenohaline คือ สิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงของสสารซึ่งก่อให้เกิดการการแปรผันของ external osmolarity

3.2Euryhaline คือ สิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะตรงข้ามกับ Stenohaline

*รากศัพท์ภาษากรีก 1.stenos=narrow 2.eurys=broad 3.haline=salt

วันพฤหัสบดีที่ 24 มกราคม พ.ศ. 2551

Respiration 4


Respiration and Gas exchange:respiratory organs,Lungs
ปอดเป็นอวัยวะที่สามารถพบได้ในสัตว์หลายชนิด หากพบในสัตว์พวก Arachnids เราจะเรียกว่า book lung หอยทากบก และพวกสัตว์มีกระดูกสันหลังมีปอดเป็น respiratory organ เช่นกัน โดยใช้ลักษณะของสิ่งมีชีวิตเป็นเกณฑ์ในการจัดจำแนก
1.สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ มีปอดขนาดเล็กเพราะมีผิวหนังทำหน้าที่แลกเปลี่ยนแก๊สโดยส่วนใหญ่อยู่แล้ว
2.สัตว์เลื้อยคลานส่วนใหญ่ นกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมทุกชนิด ใช้เพียงปอดในการแลกเปลี่ยนแก๊ส
*ยกเว้นเต่า ที่มี supplement lung
สรุปได้ว่า ขนาดของปอดขึ้นกับ metabolic rate และสัตว์พวก Endotherm มีพื้นที่ผิวของปอดมากกว่า Ectotherm ที่มีขนาดของร่างกายเท่าๆกัน

วันอังคารที่ 22 มกราคม พ.ศ. 2551

Cellular respiration

Cellular Respiration:
An analogy can be drawn between the process of cellular respiration in our cells and a car. The mitochondria are the engines of our cells where sugar is burned for fuel and the exhaust is CO2 and H2O. Note that in a car that burned fuel perfectly, the only exhaust should theoretically be CO2 and H2O also.
There are three steps in the process of cellular respiration: glycolysis, the Krebs cycle, and the electron transport chain.
In contrast to fermentation, in the process of cellular respiration, the pyruvic acid molecules are broken down completely to CO2 and more energy released. Note that three molecules of O2 must react with each molecule of pyruvic acid to form the three carbon dioxide molecules, and three molecules of water are also formed to “use up” the hydrogens. As mentioned above, in glycolysis, a total of four molecules of ATP are produced, but two are used up in other steps in the process. Additional ATP is produced during the Krebs Cycle and the Electron Transport Chain, resulting in a grand total of 40 ATP molecules produced from the breakdown of one molecule of glucose via cellular respiration. Since two of those are used up during glycolysis, in prokaryotes a net total of 38 molecules of ATP are produced by cellular respiration. Most prokaryotes have very simple cells which lack several types of organelles present in eukaryotes, and therefore the Krebs Cycle and the Electron Transport Chain occur in the cytoplasm and/or using chemicals embedded in the cell membrane. In contrast, eukaryotes have more complex cells with more specialized organelles to perform given functions. In eukaryotes, the Krebs Cycle and Electron Transport Chain occur within the mitochondria, and thus the pyruvic acid resulting from glycolysis must be sent into the mitochondria for these reactions to occur. However, to move one molecule of pyruvic acid (remember each molecule of glucose turns into two pyruvic acid molecules) from the cytoplasm into a mitochondrion “costs” the cell one molecule of ATP (therefore two ATPs for a whole glucose), thus a net total of 36 ATP molecules per molecule of glucose is produced in eukaryotes as compared to only two in fermentation. The overall reaction for cellular respiration is C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O (+ energy for the cell to use for other things).

Pyruvic Acid + 2 H+
+ 3 O2
3 Carbon Dioxide
+ 3 H2O+ 34 ATP
In glycolysis and the Krebs cycle, there are also a number of electrons released as the glucose molecule is broken down. The cell must deal with these electrons in some way, so they are stored by the cell by forming a compound called NADH by the chemical reaction, NAD+ + H+ + 2e– NADH. This NADH is used to carry the electrons to the electron transport chain, where more energy is harvested from them.
In eukaryotes, the pyruvic acid from glycolysis must be transferred into the mitochondria to be sent through the Krebs cycle, also known as the citric acid cycle, at a “cost” of one ATP per molecule of pyruvic acid. In this cycle, discovered by Hans Krebs, the pyruvic acid molecules are converted to CO2, and two more ATP molecules are produced per molecule of glucose. First, each 3-carbon pyruvic acid molecule has a CO2 broken off and the other two carbons are transferred to a molecule called acetyl coenzyme A, while a molecule of NADH is formed from NAD+ for each pyruvic acid (= 2 for the whole glucose). These acetyl CoA molecules are put into the actual cycle, and after the coenzyme A part is released, eventually each 2-carbon piece is broken apart into two molecules of CO2. In the process, for each acetyl CoA that goes into the cycle, three molecules of NADH, one molecule of FADH2, and one molecule of ATP are formed (= 6 NADH, 2 FADH2, and 2 ATP per whole glucose).
The electron transport chain is a system of electron carriers embedded into the inner membrane of a mitochondrion. As electrons are passed from one compound to the next in the chain, their energy is harvested and stored by forming ATP. For each molecule of NADH which puts its two electrons in, approximately three molecules of ATP are formed, and for each molecule of FADH2, about two molecules of ATP are formed.
Many of the compounds that make up the electron transport chain belong to a special group of chemicals called cytochromes. The central structure of a cytochrome is a porphyrin ring like chlorophyll but with iron in the center (chlorophyll has magnesium). A porphyrin with iron in the center is called a heme group, and these are also found in hemoglobin in our blood.
At the last step in the electron transport chain, the “used up” electrons, along with some “spare” hydrogen ions are combined with O2 (we finally got around to the O2) to form water as a waste product: 4e- + 4H+ + O2 2H2O.
Click on the heme groupto see how to draw one.

Get the Corel PresentationsShow It!™ plug-in


Click the picture to re-start or press [ESC] to stop. You may also “write” on the picture. Unfortunately, Corel only has a Plug-In for Win 95/NT, so this won’t work with Win 3.1 or Mac.
Many of the enzymes in the cells of organisms need other helpers to function. These non-protein enzyme helpers are called cofactors and can include substances like iron, zinc, or copper. If a cofactor is an organic molecule, it then is called a coenzyme. Many of the vitamins needed by our bodies are used as coenzymes to help our enzymes to do their jobs. Vitamin B1 (thiamine) is a coenzyme used in removing CO2 from various organic compounds. B2 (riboflavin) is a component of FAD (or FADH2), one of the chemicals used to transport electrons from the Krebs cycle to the electron transport chain. Vitamin B3 (niacin) is a component of NAD+ (or NADH) which is the major transporter of electrons from glycolysis and the Krebs cycle to the electron transport chain. Without enough of these B vitamins, our ability to get the energy out of our food would come to a grinding halt! B6 (pyridoxine), B12 (cobalamin), pantothenic acid, folic acid, and biotin are all other B vitamins which serve as coenzymes at various points in metabolizing our food. Interestingly, B12 has cobalt in it, a mineral which we need in only very minute quantities, but whose absence can cause symptoms of deficiency.
My mother once had a friend who had porphyria, a dominant genetic disorder in which the person’s body cannot properly make porphyrin rings. This would, thus, affect the person’s ability to make both hemoglobin to carry oxygen in the blood and cytochromes for the electron transport chain. This woman’s symptoms were quite variable. At times, she would appear nearly normal while on other occasions she would have to be hospitalized for temporary paralysis of part of her body or other symptoms. There were a number of foods and drugs she had to avoid because they would trigger or worsen her symptoms. She frequently was in a lot of pain. Because porphyria is a dominant genetic disorder, there was a 50% chance this woman’s daughter would also have porphyria. Thus after the woman was diagnosed with porphyria, a number of tests were also run on the girl, and she was more carefully monitored as she grew up. My mother eventually lost contact with them, so I never heard the end of the story.
Because there are a number of enzymes and steps involved in forming porphyrin rings, there are a number of possible points in the process where genetic defects could occur. The Merck Manual says there are eight steps in the process of making porphyrin rings, with genetic abnormalities possible in seven of the eight enzymes.
Several years ago, Dr. Fankhauser mentioned to me that he heard somewhere that an “average” 70 kg (= 154 lb) person makes about 40 kg (= 88 lb) of ATP/day, which would be 57% of that person’s body weight. As we discussed that, the question arose, “What would be the maximum amount of ATP that a person could possibly make?” To try to come up with an answer to that question, I did the following calculations.
First, let’s assume that person eats an “average” dietary intake of 2500 KCal of food energy (a number listed on the side of many food packages and a reasonable amount that such a person might consume).
However, just out of curiosity, let’s assume that all (100%) of that is glucose (In real life, that would be a terrible idea! We need all the other nutrients that we get from eating a variety of foods.). Since carbohydrates store about 4 KCal of energy per gram, that would mean that 2500 KCal of glucose would be equivalent to 625 g (= 1.4 lb) of glucose. Since the molecular weight of glucose is 180 g/m, this would be equivalent to 3.47 moles of glucose.
Also, just for the sake of argument, let’s assume that 100% of the ingested glucose is burned for fuel, and that the process is 100% efficient so there is no waste (in real life, our bodies would never use all 100% for fuel – some gets used to build other chemicals, and just like the fuel efficiency in our automobiles, the process is never 100% efficient.). Since, as was mentioned above, eukaryotes make about 36 moles of ATP from every mole of glucose, then those 3.74 moles of glucose would be equivalent to 125 moles of ATP.
The molecular weight of ATP is 507 g/m, so that would be 63375 g or 63.375 kg of ATP.
Thus, if it was really possible to meet all of those background assumptions and a 70 kg person really could make 63 kg of ATP, that would be 90% of that person’s body weight! However, to think that we make even 57% – about half – of our body weight each day in ATP is pretty amazing.

Respiration 3


Respiration and Gas exchange:respiratory organs,Tracheal system
Vocabulary
1.concentration:ความเข้มข้น
Tracheal system
นีเป็นตัวอย่างของอวัยวะในการหายใจที่แสดงให้เห็นว่าในการแลกเปลี่ยนก๊าซนั้นสัตว์บกมีความได้เปรียบมากกว่าสัตว์น้ำ โดยสามารถแยกเป็นประเด็นต่างๆได้ดังต่อไปนี้
1.อากาศมีความเข้มข้นของก๊าซออกซิเจนมากกว่าน้ำ
2.Ventilation ไม่จำเป็นต้องใช้พลังงานมากเหมือนกับสัตว์น้ำ
3.อัตราการแลกเปลี่ยนก๊าซมากกว่าสัตว์น้ำ
*Open circulatory system ของแมลงนั้นไม่เกี่ยวข้องกับการลำเลียงแก๊สเลย
**concept: Adaptations of tracheal systems are directly related to bioenergetics.

Respiration 2


Respiration and Gas exchange:respiratory organs,Gills
Vocabulary
1.evaporation:การระเหย
Gill
เป็นอวัยวะทีมี ventilation มาช่วยในกระบวนการแลกเปลี่ยนแก๊ส โดยมีตัวอย่างสิ่งมีชีวิตดังนี้
1.Sea stars: The gills have simple shape และกระจายไปทั่วร่างกาย
2.Segmented worms: They have flaplike gills.
3.Scallop: มีลักษณะเหงือกที่ยางและแบนบาง
4.Crayfish: They have long and feathery gills.
The Arrangement Of Capillaries in a fish gills
-enhance gas exchange.
-reduces thev energy cost of ventilation.
**Countercurrent exchange: Blood flows in the direction opposite to the move ment of water past the gills and related to temperature regulation.

Respiration 1

Respiration and Gas exchange:Diffusion
Vocabulary
1.respiratory medium: The source of oxygen
2.respiratory surface : The part of animal's body where gases are exchange.
Detail
การหายใจเป็นกระบวนการอย่างหนึ่งของสิ่งมีชีวิต มีไว้เพื่อการดำรงชีพและเพื่อความอยู่รอด ซึ่งขณะที่เกิดการหายใจนั้น การแลกเปลี่ยนก๊าซเป็นอีกสิ่งหนึ่งที่เกิดขึ้นเช่นกัน เราสามารถแยกเป็นวิธีการต่างๆได้ดังนี้
Diffusion
ลักษณะของ respiratory surface นั้นมีความสำคัญเป็นอย่างมาก มักจะมีลักษณะบาง มีพื้นที่ผิวสัมผัสมากและมีความชุ่มชื้น รูปแบบโครงสร้างของร่างกายมีผลต่ออัตราการแลกเปลี่ยนแก๊สเช่นเดียวกัน โดยจะขึ้นกับ ขนาดของสิ่งมีชีวิตและแหล่งที่อยู่ โดยส่วนใหญ่แล้ว สัตว์พวกendotherm มักมีพึ้นที่ผิวของ respiratory surface มากกว่าสัตว์พวก ectotherm