More Related Content Similar to เคมีที่เป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต (20) More from supreechafkk (7) เคมีที่เป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต3. สารชีวโมเลกุล คือ
สารประกอบขนาดใหญ่ (macromolecules) ในสิ่ งมีชีวต ิ
จัดเป็ น 4 กลุ่มตามลักษณะโครงสร้ างของโมเลกุล ได้ แก่
Carbohydrate ประกอบด้ วยธาตุ C, H, O
Protein “ C, H, O, N
Lipid “ C, H, O
Nucleic acid “ C, H, O, N, P
3
4. Building models to study the structure of macromolecules
Linus Pauling (1901-1994) Today, scientists use
computer
4
5. ปฏิกิริยาเคมีของ macromolecules ได้ แก่
Condensation เป็ นปฏิกิริยาสังเคราะห์
macromolecules จาก monomers เล็กๆเป็ น
จานวนมาก และได้ ผลผลิต H2O ด้ วย ดังนันอาจ
้
เรียกว่ า ปฏิกริยา dehydration
ิ
Hydrolysis เป็ นปฏิกิริยาย่ อยสลาย
macromolecules ให้ เล็กลง เพื่อให้ สามารถนา
ผ่ านเยื่อหุ้มเซลล์ เข้ าสู่เซลล์ ได้ หรื อย่ อยสลาย
macromolecules ที่ไม่ ใช้ แล้ วภายในเซลล์
5
9. Monosaccharide เป็ นนาตาลโมเลกุลเดี่ยว
้
ที่ประกอบด้ วย C, O และ H มีสูตรคือ (CH2O)n
โดยมีอะตอมของ C ต่ อกันเป็ นสาย และมี
Carbonyl group และ hydroxy group ต่ อ
กับอะตอมของ C
Carbonyl
group
aldehydes ketones
9
14. Polysaccharide เป็ น carbohydrate ที่มี
ขนาดใหญ่ มาก ประกอบด้ วย monosaccharides
จานวนมากต่ อกันด้ วย glycosidic linkage
ชนิดของ polysaccharide ขึนอยู่กับ
้
1. ชนิดของ monosaccharide
2. ชนิดของ Glycosidic linkage
ตัวอย่ าง polysaccharide ได้ แก่ starch,
glycogen, cellulose และ chitin
14
17. Cellulose มี glucose เป็ นองค์ ประกอบ
เช่ นเดียวกับ แปง แต่ มีพนธะแบบ 1-4 glycosidic
้ ั
linkage ผนังเซลล์ ของพืชประกอบด้ วย cellulose
เป็ นจานวนมาก
17
19. Chitin, a structural polysaccharide
Chitin forms the Chitin is used to make a strong
exoskeleton of and flexible surgical thread
Arthropods
19
20. Chitin มีโครงสร้ างคล้ ายกับ Cellulose ต่ างกันที่ว่า
หน่ วยย่ อยเป็ น N-acetylglucosamine ต่ อกันเป็ น
โมเลกุลสายยาว
20
21. หน้ าที่ของ carbohydrate
Sugars :
ทาหน้ าที่ให้ พลังงานและเป็ นแหล่ งคาร์ บอนแก่ ส่ ิงมีชีวิต
ribose และ deoxyribose เป็ นองค์ ประกอบของ
nucleic acid
Polysaccharide :
เป็ นแหล่ งสะสมพลังงานของสิ่งมีชีวิต โดยพืชเก็บสะสม
พลังงานในรูปของ starch ส่ วนสัตว์ เก็บสะสมพลังงานในรูป
ของ glycogen
Cellulose และ chitin เป็ นโครงสร้ างของพืชและสัตว์
21
22. Lipids
Diverse Hydrophobic molecules
ไขมันและน้ ำมันเป็ นสำรประกอบ
เอสเทอร์ที่เกิดจำกกรดไขมันกับ
แอลกอฮอล์บำงชนิด ที่ 25C
• ของแข็ง เรี ยกว่ำ ไขมัน
• ของเหลว เรี ยกว่ำ น้ ำมัน
22
23. Lipids เป็ นสารที่ไม่ เป็ น polymer
Lipids ไม่ ละลายนา เนื่องจากโครงสร้ างของ lipids
้
ประกอบด้ วย nonpolar covalent bonds เป็ นส่ วนมาก
Lipids ได้ แก่
ไขมัน (Fat)
Phospholipid
Steroid
ขีผง (Wax)
้ ึ้
23
24. Fats : เป็ นแหล่ งสะสมพลังงาน
Fats ถึงแม้ จะไม่ เป็ น polymer แต่ เป็ นสารที่มีโมเลกุล
ขนาดใหญ่ ประกอบด้ วยสารที่มีโมเลกุลขนาดเล็กกว่ ามาต่ อกัน
ด้ วยปฏิกิริยา Dehydration
Fats ประกอบด้ วย Glycerol และ กรดไขมัน (Fatty
acid)
24
25. ส่ วน “tail” ของ fatty acid ที่เป็ น hydrocarbon ที่มักมี
อะตอมคาร์ บอนต่ อกันประมาณ 16-18 อะตอม เป็ นส่ วนที่ทาให้
fats ไม่ ละลายนา (hydrophobic)
้
25
26. Triglycerol
ไขมัน 1 โมเลกุล ประกอบด้ วย Glycerol 1 โมเลกุล
และ กรดไขมัน 3 โมเลกุล
26
28. กรดไขมันแบ่ งออกเป็ น 2 กลุ่ม ได้ แก่
Saturated fatty acid (กรดไขมันชนิดอิ่มตัว)
Unsaturated fatty acid (กรดไขมันชนิดไม่ อ่ มตัว)
ิ
ไขมันที่ได้ จากสัตว์ เช่ น เนย มี saturated fatty acid เป็ น
องค์ ประกอบ มีลักษณะเป็ นของแข็งที่อณหภูมิห้อง
ุ
ไขมันจากพืช มี unsaturated fatty acid เป็ น
องค์ ประกอบ มีลักษณะเป็ นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง
28
29. Saturated fat Unsaturated fat
and fatty acid and fatty acid
29
31. สมบัติของกรดไขมัน
• โมเลกุลของกรดไขมันในธรรมชำติส่วนใหญ่จะมีจำนวนอะตอม
ของคำร์บอนเป็ นเลขคู่ท้ งชนิดอิ่มตัวและไม่อิ่มตัว
ั
• จุดหลอมเหลวของกรดไขมันจะสูงขึ้นเมื่อมวลโมเลกุลเพิ่มขึ้น
• กรดไขมันอิ่มตัวจะมีจุดหลอมเหลวสู งกว่ำกรดไขมันไม่อิ่มตัวเมื่อ
โมเลกุลมีจำนวนอะตอมของคำร์บอนเท่ำกัน
• จุดหลอมเหลวของกรดไขมันไม่อิ่มตัวที่มีจำนวนอะตอมของ
คำร์บอนเท่ำกันจะลดลงเมื่อจำนวนพันธะคู่เพิมขึ้น
่
31
32. Phospholipids
เป็ นองค์ ประกอบหลักของ cell membrane
ประกอบด้ วย glycerol 1 โมเลกุล fatty acid 2
โมเลกุล และ phosphate group (phosphate
group มีประจุ -)
มีส่วนหัวที่มีประจุ และเป็ นส่ วนที่ชอบนา
้
(hydrophilic) และส่ วนหางที่ไม่ ชอบนา ้
(hydrophobic)
32
34. Phospolipid in aqueous environments
เมื่อเติม phospholipids ลงในนา้
phospholipids จะรวมตัวกัน โดยเอาส่ วนหางเข้ าหา
กัน และส่ วนหัวหันออกทางด้ านนอก กลายเป็ นหยดเล็กๆ
เรียกว่ า micelle
Micelle
34
35. ที่ cell membrane ของสิ่งมีชีวติ
Phospholipids จะเรียงตัวเป็ น 2 ชัน โดย
้
hydrophilic head จะหันออกทางด้ านนอกเข้ า
หากัน ส่ วน hydrophobic tail อยู่ตรงกลาง
Phospholipid
bilayer
35
36. Steroids
เป็ น lipids ประกอบด้ วย คาร์ บอนเรียงตัวเป็ นวง
แหวน 4 วง
Steroids ชนิดต่ างๆ มีหมู่ functional group
ที่ต่อกับวงแหวนแตกต่ างกัน
Cholesterol เป็ น steroid ที่เป็ นองค์ ประกอบ
ของ cell membrane
36
37. Cholesterol, a steroid
Cholesterol ยังเป็ น precusor สาหรับการ
สังเคราะห์ steroid อื่นๆหลายชนิด เช่ น hormones
37
39. Protein
เป็ น polypeptide ของ amino acid ที่ต่อกันเป็ น
ลาดับเฉพาะตัวสาหรับโปรตีนแต่ ละชนิด
โปรตีนสามารถทางานได้ ต้ องมีรูปร่ าง
(conformation) ที่เป็ นลักษณะเฉพาะตัว
มนุษย์ มีโปรตีนมากกว่ า 10,000 ชนิด แต่ ละชนิดมี
โครงสร้ างและหน้ าที่แตกต่ างกัน
39
40. Amino acid เป็ นสารอินทรี ย์ท่ ีมีหมู่ carboxyl และหมู่ amino
ต่ อกับอะตอมคาร์ บอนที่เป็ นศูนย์ กลาง อะตอมที่เป็ นศูนย์ กลางยังต่ อกับอะตอม
hydrogen และหมู่ R group 1 หมู่ท่ ีแตกต่ างกัน
H H O
N C C
H OH
R
Amino Carboxyl
group group
40
41. Amino acid แบ่ งออกเป็ นกลุ่มตามคุณสมบัตของ
ิ
R group
R group ที่แตกต่ างกันนี ้ ทาให้ เกิด amino
acid แตกต่ างกัน 20 ชนิด แต่ ละชนิดมีคุณสมบัตทาง
ิ
เคมีและชีววิทยาแตกต่ างกัน
41
46. Making a polypeptide chain
Amino acid ต่ อกันเป็ นสายยาวด้ วย covalent
bond เรียกว่ า peptide bond
46
48. โมเลกุลเพปไทด์
โมเลกุลเพปไทด์ จำนวนโมเลกุลของกรดอะมิโน
Dipeptide 2
Tripeptide 3
Tetrapeptide 4
Polypeptide 5 – 35
Protein คือ Polypeptide ที่มีมวลโมเลกุลมำกกว่ำ 5000
ที่มำ : ชีวเคมีเบื้องต้น, รศ.เรื องลักขณำ จำมิกรณ์ มหำวิทยำลัยรำมคำแหง
48
49. สาย polypeptide ประกอบด้ วย amino
acid ทัง 20 ชนิด เรี ยงต่ อกันเป็ นอิสระ สาย
้
polypeptide จึงสามารถมีรูปแบบที่ไม่ เหมือนกันนับ
หมื่นชนิดได้
49
50. โปรตีนสามารถทางานได้ ต้องมีรูปร่ าง
(conformation) ที่เป็ นลักษณะเฉพาะตัว
โปรตีนที่ทางานได้ ประกอบด้ วย polypeptide 1 สาย
หรือมากกว่ า ซึ่งม้ วนพับไปมาตามแรงยึดเหนี่ยวระหว่ าง
side chain ของ amino acid
รูปร่ างของโปรตีนจึงขึนอยู่กับลาดับของ amino acid
้
ที่เรียงกันอยู่
50
52. โครงสร้ างของโปรตีนถูกแบ่ งออกเป็ น
Primary structure
Secondary structure
Tertiary structure
Quaternary structure สาหรับโปรตีนที่
ประกอบด้ วย polypeptide มากกว่ า 1 สาย
52
53. โครงสร้ างของโปรตีน
โครงสร้ำงปฐมภูมิ โครงสร้ำงทุติยภูมิ
(primary structure) (secondary structure)
โครงสร้ำงจตุรภูมิ โครงสร้ำงตติยภูมิ
(quarternary structure) (tertiary structure)
53
56. The primary
structure of a protein
Primary structure คือ
ลาดับของ amino acid ที่
ประกอบขึนเป็ นโปรตีน
้
Primary structure ถูก
กาหนดโดยข้ อมูลทางพันธุกรรม
(DNA)
56
57. การเปลี่ยนแปลงลาดับ amino acid ในโปรตีน
อาจมีผลให้ รูปร่ างของโปรตีนเปลี่ยนไป และอาจมีผลต่ อ
การทางานของโปรตีนชนิดนันๆ ้
ตัวอย่ างเช่ น โรค sickle-cell anemia
57
58. A single amino acid substitution in a
protein causes sickle-cell disease
58
59. The secondary structure of a protein
Secondary structure เป็ น
โครงสร้ างที่เกิดขึนจาก H-bond
้
ระหว่ างหมู่ carboxylและหมู่ amino
Secondary
structure ที่พบบ่ อยใน
ธรรมชาติได้ แก่ Helix
และ Pleated sheet
59
60. ตัวอย่ างเช่ น เส้ นใยแมงมุม มีโครงสร้ างแบบ Pleated
sheet ทาให้ เส้ นใยแมงมุมมีความแข็งแรงมาก
Spider silk: a structural protein
60
62. Tertiary structure เป็ นรู ปร่ างของ polypeptide สาย
หนึ่งตลอดสาย ซึ่งการม้ วนพบไปมาขึนอยู่กับแรงยึดเหนี่ยวระหว่ าง R
้
group ด้ วยกันเอง หรื อ R group กับโครงสร้ างหลัก
แรงยึดเหนี่ยวหมายถึง
H-bond
ionic bond
Hydrophobic interaction
Van der Waals interaction
นอกจากนีบางตอนยึดติดกันด้ วย covalent bond ที่
้
แข็งแรง เรี ยกว่ า disulfide bridges ระหว่ างหมู่ sulhydryl
(-SH) ของกรดอะมิโน cysteine ที่อยู่ใกล้ กัน
62
63. The Quaternary structure of proteins
เป็ นโครงสร้ างของโปรตีนที่ประกอบด้ วย polypeptide
มากกว่ า 1 สายเท่ านัน เกิดจาก tertiary structure ของ
้
polypeptide แต่ ละสายมารวมกัน
ตัวอย่ างเช่ น :
Polypeptide
chain Collagen เป็ น fibrous
protein ประกอบด้ วย
polypeptide 3 สายพันกันอยู่
ซึ่งทาให้ โปรตีนชนิดนีมีความ
้
แข็งแรงและพบใน connective
tissue
63
65. รูปร่ างของโปรตีนบางชนิดสามารถเปลี่ยนแปลงได้ ถ้ า
สภาพแวดล้ อมของโปรตีนเปลี่ยนไป เช่ น pH อุณหภูมิ ตัวทาลาย
เป็ นต้ น เนื่องจากแรงยึดเหนี่ยวต่ างๆระหว่ าง amino acid ใน
สาย polypeptide ถูกทาลาย การเปลี่ยนแปลงนีเ้ รียกว่ า
Denaturation
โปรตีนบางชนิดเมื่อเกิด denaturation แล้ ว ยังสามารถ
กลับคืนสู่สภาพเดิมได้ เรียกว่ า Renaturation
65
66. หน้ าที่ของโปรตีน
เป็ นโครงสร้ างเยื่อหุ้มเซลล์ และเยื่อหุ้ม oganelles
เป็ นโครงสร้ างสาคัญของสิ่งมีชีวิต เช่ น keratin เป็ น
องค์ ประกอบของ เล็บ ผม เป็ นต้ น
Haemoglobin ทาหน้ าที่ขนส่ งออกซิเจน
Hormones ต่ างๆ ทาหน้ าที่ควบคุมการทางานของร่ างกาย
Acin และ myosin ในกล้ ามเนือ ทาหน้ าที่เกี่ยวกับการ
้
เคลื่อนไหว
Enzymes ทาหน้ าที่เป็ นตัวเร่ งปฏิกิริยาเคมีต่างๆ
ฯลฯ
66
67. ประเภทของโปรตีน
โปรตีนเส้ นใย(fibrous protein) โปรตีนก้ อนกลม(globular protein)
(การจัดตัวในโครงสร้ าง 3 มิติ)
http://courses.cm.utexas.edu/jrobertus/ch339k/overheads-1/ch6_collagen.jpg 67
68. ประเภทของโปรตีน
โปรตีนก้ อนกลม โปรตีนเส้ นใย
• เกิดจำกสำยพอลิเพปไทด์รวมตัว • เกิดจำกสำยพอลิเพปไทด์พนกัน
ั
ม้วนพับพันกันและอัดแน่นเป็ น ในลักษณะเหมือนเส้นใยยำวๆ
ก้อนกลม • ละลำยน้ ำได้นอย้
• ละลำยน้ ำได้ดี • ทำหน้ำที่เป็ นโปรตีนโครงสร้ำง มี
• ทำหน้ำที่เกี่ยวกับกระบวนกำรเม ่
ควำมแข็งแรงและยืดหยุนสู ง
ทำบอลิซึมต่ำงๆ ที่เกิดขึ้นภำยใน
เซลล์
68
71. ประเภทของโปรตีน
ประเภทของโปรตีน หน้ าที่ ตัวอย่ าง
โปรตีนเร่ งปฏิกิริยำ เร่ งปฏิกิริยำในเซลล์ส่ิ งมีชีวต
ิ เอ็นไซม์
โปรตีนขนส่ ง ขนส่ งสำรไปสู่ ส่วนต่ำงๆ ฮีโมโกลบิน
ของร่ ำงกำย
โปรตีนโครงสร้ำง ให้ควำมแข็งแรงและช่วยคง คอลลำเจน
รู ปร่ ำงโครงสร้ำงต่ำง ๆของ เครำติน
ร่ ำงกำร
โปรตีนสะสม สะสมธำตุต่ำง ๆ เฟอริ ทิน
71
72. ประเภทของโปรตีน
ประเภทของโปรตีน หน้ าที่ ตัวอย่ าง
โปรตีนป้ องกัน ป้ องกันและกำจัดสิ่ ง แอนติบอดี
แปลกปลอมที่เข้ำมำในเซลล์
โปรตีนฮอร์โมน แตกต่ำงกันตำมชนิ ดของ
ฮอร์ โมนนั้นๆ
ควบคุมกำรเจริ ญเติบโต Growth hormone
ควบคุมกำรเผำผลำญ
Insulin
คำร์โบไฮเดรต
72
73. ปัจจัยที่มผลต่ อการแปรสภาพของโปรตีน
ี
• ควำมร้อนและรังสี อลตรำไวโอเลต
ั
• ตัวทำละลำยอินทรี ย ์ เช่น เอทำนอล แอซิ โตน
• ควำมเป็ นกรด หรื อเป็ นเบส
• กำรฉำยรังสี เอกซ์(X – ray)
• กำรเขย่ำหรื อเหวียงแรงๆ ทำให้ตกตะกอน
่
73
75. ปัจจัยที่มผลต่ อการทางานของเอนไซม์
ี
• ชนิดของสำรตั้งต้น
• ควำมเข้มข้นของสำรตั้งต้น
• ควำมเข้มข้นของเอนไซม์
• ควำมเป็ นกรด-เบสของสำรละลำย
• อุณหภูมิ
• สำรยับยั้ง สำรกระตุน
้
75
77. 1. Nucleic acid เป็ นแหล่ งเก็บข้ อมูลทาง
พันธุกรรมและถ่ ายทอดลักษณะของสิ่งมีชีวิต
Nucleic acid มี 2 ชนิด ได้ แก่
Ribonucleic acid (RNA)
Deoxyribonucleic acid (DNA)
77
78. DNA ถูกใช้ เป็ นแม่ แบบในการสังเคราะห์ mRNA ซึ่งถูกใช้
เป็ นตัวกาหนดในการสังเคราะห์ โปรตีนอีกทอดหนึ่ง
DNA
RNA
protein
78
79. สิ่งมีชีวตได้ รับการถ่ ายทอด DNA จากรุ่ นพ่ อแม่
ิ
โมเลกุลของ DNA เป็ นสายยาวมียีนเป็ นจานวนมากเป็ น
องค์ ประกอบ
DNA อาจเกิดการเปลี่ยนแปลงได้ เนื่องจากสาเหตุต่างๆ
เช่ น ฤทธิ์ของสารเคมี หรือ รังสีจากสารกัมมันตรังสี
การเปลี่ ยนลาดับ nucleotide ใน DNA อาจมีผลให้
สิ่งมีชีวิตมีลักษณะเปลี่ยนแปลงไปจากเดิมได้
การเปลี่ ยนแลงลักษณะของสิ่งมีชีวิตที่มีผลมาจากการ
เปลี่ยนแปลงลาดับ nucleotide สามารถถ่ ายทอดต่ อไปยัง
รุ่ นลูกได้ 79
80. 2. สายของ nucleic acid ประกอบด้ วย polymer ของ
nucleotides
แต่ ละ nucleotide ประกอบด้ วย 3 ส่ วน ได้ แก่
Nitrogen base
Pentose sugar
Phosphate group
80
81. Nitrogen base แบ่ งออกเป็ น 2 กลุ่ม ตามโครงสร้ างทางเคมี
ได้ แก่
Pyrimidines
Purines
81
82. ใน DNA และ RNA มีเบสอยู่ 4 ชนิดเท่ านัน
้
DNA มีเบส A, G, C, T
RNA มีเบส A, G, C, U
82
84. ตรงตาแหน่ งอะตอมคาร์ บอนที่ 5 (5’) ของนาตาล pentose มี
้
หมู่ phosphate group มาต่ อ
รวมเรียก pentose + nitrogen base + phosphate
group ว่ า nucleotide
84
86. Nucleotide หลายโมเลกุลมา
เชื่อมต่ อกัน ได้ สายยาวของ
polynucleotide ที่มีหมู่
phosphate และ pentose เรียงต่ อกัน
เป็ นสาย โดย nitrogen base ยื่น
ออกมาจากส่ วนยาวของ nucleic acid
Bond ที่มาเชื่อมต่ อระหว่ าง
nucleotide 2 โมเลกุล เรียกว่ า
Phosphodiester linkage
86
87. ลาดับของ nitrogen base บนสาย DNA หรือ
mRNA มีลักษณะเฉพาะตัว
ลาดับของ base ในยีนจะเป็ นตัวกาหนดลาดับของ
amino acid ของ polypeptide ของโปรตีน
87
88. 3. การถ่ ายทอดลักษณะทางกรรมพันธุ์เกิดขึน เนื่องจาก
้
DNA มีการจาลองตัวเอง
RNA ประกอบด้ วยสาย polynucleotide เพียงสาย
เดียว
DNA ประกอบด้ วยสาย polynucleotide 2 สายเรียง
ต่ อขนานกัน และมีโครงสร้ างเป็ นเกลียว เรียกว่ า double
helix
88
89. สายทังสองของ DNA มีการเรียง
้
ตัวสลับปลายกัน คือ ปลายด้ าน 5’
ของ DNA สายหนึ่งจะเข้ าคู่กับปลาย
ด้ าน 3’ ของอีกสายหนึ่ง โดยยึดติดกัน
ด้ วย H-bond ระหว่ าง A กับ T
และ G กับ C (ดังรูป)
ลักษณะการเข้ าคู่กันของ base
เรียกว่ า complementary
89
90. The DNA double helix and its replication
เมื่อเซลล์ จะมีการแบ่ งตัว
DNA จะจาลองตัวเอง
และถ่ ายทอดต่ อไปให้ เซลล์
ใหม่ การสร้ าง DNA
โมเลกุลใหม่ เรียกว่ า
DNA replication
90