ชีท BIOCHEM I (01402311)biochem.flas.kps.ku.ac.th/01402311/introcellwaterbuffer...1 ช ท BIOCHEM I (01402311) เร บทนอง าเซลล น าและบฟเฟอร
Post on 18-Nov-2020
1 Views
Preview:
Transcript
1
ชท BIOCHEM I (01402311)
เรอง บทนา เซลล นาและบฟเฟอร (อ.พทธพร สองศร)
-----------------
วชาชวเคม I เรยนเกยวกบ เคมของสงมชวต หรอการศกษาสารทพบในสงมชวตในระดบโมเลกล สารทพบ
ในสงมชวตนเรยกวา biomolocules
สมบตของสงมชวต
1) สงมชวตมความซบซอนและมการจดการอยางด หนวยยอยของสงมชวตคอ เซลล ภายในเซลล
ประกอบดวย organelles และสารทพบในเซลลและ organelles เปนสารโมเลกลใหญ (macromolecules)
2) โครงสรางทางชวภาพทประกอบดวยสารโมเลกลใหญเหลาน มไวเพอทาหนาทตาง ๆ โดยเฉพาะ ทาให
การศกษาวชาชววทยา มความแตกตางจากการศกษาโลกของสงไมมชวต
3) ระบบของสงมชวตจะมการเปลยนรปของพลงงาน โดยแหลงพลงงานเบองตนคอ แสงอาทตย จากนน
สงมชวตทสงเคราะหแสงไดกจะเปลยนพลงงานแสงอาทตยใหอยในรปของพลงงานเคมในอาหาร โดยใช “ตวกลาง”
คอ ATP และ NADPH
4) สงมชวตมความสามารถในการจาลองตวเองได (สบพนธได) โดยมสารพนธกรรมคอ กรดนวคลอก
(DNA)
สมบตของสารชวโมเลกล
องคประกอบของธาตทพบในสงมชวตจะแตกตางจากองคประกอบของธาตทพบในเปลอกโลกอยางเหนได
ชด ไฮโดรเจน ออกซเจน คารบอนและไนโตรเจนรวมกนไดมากกวา 99% ของอะตอมในรางกายของมนษย
สารชวโมเลกลทกชนดมคารบอนเปนองคประกอบ เนองจากธาตคารบอนมความสามารถในการสราง
พนธะโควาเลนตไดด และสรางไดถง 4 พนธะตอหนงอะตอม ทาใหเกดโครงสรางทงแบบเสนตรง แบบกงและแบบ
cyclic (วงกลม)
2
สารโมเลกลใหญสรางขนจากหนวยองคประกอบยอย
สารตงตน (precursors) ทใชในการสรางสารชวโมเลกลคอ นา คารบอนไดออกไซดและสารประกอบ
ไนโตรเจนอนนทรย 3 ชนดคอ แอมโมเนยม (NH4+), ไนเตรต (NO3
-) และไดไนโตรเจน (N2)
การสรางสารชวโมเลกลนใชกระบวนการเมแทบอลซม เปลยน precursors เปน metabolites ซง
หมายถง สารประกอบอนทรยอยางงายทใชสงเคราะหหนวยองคประกอบยอย (building blocks) เชน กรดอะมโน
นาตาล นวคลโอไทด กรดไขมนและกลเซอรอล
เมอนา building blocks มาตอกนดวยพนธะโควาเลนตกจะไดสารโมเลกลใหญ (macromolecules)
คอ โปรตน โพลแซกคาไรด โพลนวคลโอไทด (DNA และ RNA) และลพด
ปฏกรยาระหวางสารโมเลกลใหญทาใหเกดโครงสรางอกระดบทใหญขนไปอก เรยกวา supramolocular
complexes เชน enzyme complexes ททาหนาทไดหลายอยาง ไรโบโซม โครโมโซม เปนตน
organelles พบเฉพาะในเซลล eukaryote เทานน เชน นวเคลยส ไมโตคอนเดรย คลอโรพลาสต
endoplasmic reticulum, Golgi apparatus และ vacuoles
นวเคลยส เปนทเกบขอมลทางพนธกรรมอยในรปของลาดบนวคลโอดในดเอนเอของโครโมโซม ไมโตคอน
เดรยทาหนาทเปน “โรงไฟฟา” ของเซลล โดยการเกดเมแทบอลซมของคารโบโฮเดรตและกรดไขมน เกบพลงงานท
ไดไวในรปของ ATP คลอโรพลาสต เปนทเกดการสงเคราะหแสง เปลยนพลงงานแสงเปนพลงงานเคม
เมมเบรน เปน supramolecular assemblies ทกาหนดขอบเขตของเซลล
การรกษาโครงสรางของเมมเบรนใหคงรปอยไดนน เกดจาก hydrophobic interaction ซงเปน
ปฏกรยาทเกดขนจากสมบตของนาทชอบดงดดกนเองมากกวาไปดงดดสารทไมมขว
สารชวโมเลกลและหนวยองคประกอบยอยม “sense” หรอทศทางการเชอมตอ
สารโมเลกลใหญภายในเซลล สรางขนจากหนวยยอย เชน กรดอะมโนในโปรตน นวคลโอไทดในกรด
นวคลอก และคารโบไฮเดรตในโพลแซกคาไรด จะมทศทางในการมาตอกน นนคอมหวมหาง
สารชวโมเลกลมขอมลเกบอย
ดเอนเอและโปรตน มลาดบทแนนอนขององคประกอบยอย สวนโพลแซกคาไรดมกจะประกอบดวย
homopolymers เชน เซลลโลสประกอบดวยนาตาลกลโคสเทานนมาตอกน
3
แรง Van der Waals มบทบาทสาคญในการกระทากนระหวางสารชวโมเลกล
แมแรง Van der Waals จะเปนแรงออน ๆ ทเกดจากการดงดดกนระหวางอะตอม แตในสารชวโมเลกลท
มขนาดโมเลกลใหญ กสามารถทาใหเกดแรงดงดดกนได เชนระหวางเอนไซม lysozyme กบนาตาลทเปน
substrate กพบวาดดกบดวยพลงงาน 60 kJ/mol
พนธะไฮโดรเจนมความสาคญในการกระทากนระหวางสารชวโมเลกล
พนธะไฮโดรเจน เกดขนระหวางอะตอมของไฮโดรเจนทสรางพนธะโควาเลนตเชอมกบอะตอมของธาตทม
คา electronegativity สง (มแรงดงอเลกตรอนเขาหาตวมาก เชน ออกซเจนหรอไนโตรเจน) กบ อะตอมของธาตอก
อะตอมททาหนาทเปนตวรบพนธะไฮโดรเจน
Ionic interactions
เกดจากแรงดงดดระหวางโครงสรางทมประจตรงขาม
กน เชน หมคารบอกซลทมประจลบกบหมอะมโนทมประจบวก
การจดจากนไดของโมเลกล เนองจากโครงสรางทเขา
กนได
เชนกรณของ antigen กบ antibody
4
แรงดงดดอยางออน เปนขอจากดทาใหสงมชวตอยไดในสภาวะแวดลอมทมชวงแคบ ๆ
เนองจากปฏกรยาระหวางสารชวโมเลกลเกดจากแรงดงดดอยางออน ดงนนสารชวโมเลกลจงทางานได
เฉพาะในสภาวะแวดลอมชวงแคบ ๆ เชน อณหภม ความเขมขนของไอออน และความเปนกรด
สภาพทรนแรงจะทาลายแรงออน ๆ น สารชวโมเลกลทไดรบผลกระทบจะเรยกวาเกด denaturation
หรอเสยสภาพธรรมชาต
เซลลตองมยนมากนอยแคไหน
จโนมของ Mycoplasma genitalium ประกอบดวยยน 523 ยน ถอดรหสเปนโปรตนได 484 ชนด ม
จานวนเบสเพยง 580,074 คเบส
เซลลทงายทสด อยางนอยตองมลกษณะดงน (1) มเมแทบอลซมและการสรางพลงงานระดบหนง (2) ม
การถายทอดทางพนธกรรม โดยใชแมแบบ (เชน DNA หรอ RNA) (3) มการสรางและรกษาขอบเขตของเซลล (เมม
เบรน)
5
เซลล prokaryote
เซลล eukaryote
6
นาเปนตวกลางของชวต
นามสมบตหลายอยางทไมเหมอนสารอน ๆ ทมโครงสรางองคประกอบคลายกน เชน
1) จดเดอดสง เปนของเหลวทอณหภมหอง
2) พบไดทง 3 สถานะในชวตประจาวน (นาแขง นา ไอนา)
3) เปนของแขงแลวขยายตว (นาแขงลอยนาได)
4) เปนตวทาละลายทดมาก
สมบตเหลาน เกดขนเนองจากโมเลกลของนาสามารถสรางพนธะไฮโดรเจนได
7
การละลายของเกลอในนา
Amphiphilic molecule
หมายถงโมเลกลทมทงสวนทมขว (polar) และไมมขว (nonpolar ) อยในโมเลกลเดยวกน เชน กรดไขมน
เกลอของกรดไขมน (สบ) เมอละลายนาจะเกดเปน micelles หนเอาสวนหางทเปน nonpolar เขาดาน
ในดวยแรง hydrophobic และหนเอาสวน polar ออกสนา แลวโดนโมเลกลของนาลอมไว
pH scale
pH คอ คาทใชวดความเขมขนของ hydrogen ion โดยอยในรปของ negative logarithm
pH = -log10[H+]
8
บฟเฟอร
บฟเฟอร คอ สารละลายทสามารถตานทานการเปลยนแปลง pH ได เมอมการเตมกรดหรอเบสลงไป
โดยทวไปจะประกอบดวยกรดออนและ conjugate base ของกรดออนนน
เมอเตม H+ ลงในสารละลายบฟเฟอร H+ จะรวมตวกบแอนไอออน A- กลายเปน กรดออน HA ทแตกตว
ไดนอย คา pH จงไมคอยเปลยน
ในทานองเดยวกน ถาเตม OH- ลงในสารละลายบฟเฟอร จะรวมตวกบ H ทอยใน HA กลายเปนนากบ A-
คา pH จงไมคอยเปลยนเชนกน
บฟเฟอรในระบบชวภาพ คอ ฟอสเฟต
(HPO42-/H2PO4
-) และ ไบคารบอเนต/กรดคารบอนก
(HCO3-/H2CO3)
top related