Top Banner
บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล เรื่องที่นักเรียนจะตองเรียน มีดังนี13.1 โปรตีน กรดอะมิโนและพันธะเพปไทด โครงสรางของโปรตีน ชนิดและหนาที่ของโปรตีน เอนไซม การแปลงสภาพโปรตีน 13.2 คารโบไฮเดรต ชนิดและโครงสรางของคารโบไฮเดรต สมบัติและปฏิกิริยาของคารโบไฮเดรต 13.3 ลิพิด ไขมันและน้ํามัน ฟอสโฟลิพิด ไข สเตอรอยด 13.4 กรดนิวคลิกอิก โครงสรางของนิวคลิโอไทดื DNA และ RNA โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 1
26

บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล

Jul 10, 2015

Download

Education

oraneehussem
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล

บทที่ 13 สารชีวโมเลกลุ เร่ืองที่นกัเรียนจะตองเรียน มีดังนี ้

13.1 โปรตีน กรดอะมิโนและพันธะเพปไทด โครงสรางของโปรตีน ชนิดและหนาทีข่องโปรตีน เอนไซม การแปลงสภาพโปรตีน

13.2 คารโบไฮเดรต ชนิดและโครงสรางของคารโบไฮเดรต สมบัติและปฏิกิริยาของคารโบไฮเดรต

13.3 ลิพิด ไขมันและน้ํามัน ฟอสโฟลิพิด ไข สเตอรอยด

13.4 กรดนิวคลิกอิก โครงสรางของนิวคลิโอไทดื DNA และ RNA

โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 1

Page 2: บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล

สารชีวโมเลกุล

อาหาร คือ ส่ิงท่ีรางกายรับไปแลวกอใหเกิดประโยชนตาง ๆ ตอรางกาย เปนส่ิงท่ีรางกายจําเปนตองใชในกจิกรรม ตาง ๆ เพ่ือการดํารงชีวติ ชวยใหรางกายเจริญเติบโต ใหพลังงานแกรางกาย ทําใหอวยัวะตาง ๆ ของรางกายทํางานปกติ ซอมแซมอวัยวะตาง ๆ ของรางกายท่ีเส่ือมโทรม และเพ่ิมภมิูตานทานโรค (สรางภูมิคุมกัน) เปนตน ความสําคัญของอาหาร 1. เปนแหลงพลังงานของรางกาย โดยรางกายจะสลายอาหารดวยกระบวนการหายใจ เพ่ือนําพลังงานเคมีท่ีสะสม

อยูในโมเลกุลของอาหารมาใชประโยชน พลังงานเคมีนี้อยูในรูป ADP (Adenosine Triphosphate) ซ่ึงเปนสารท่ีสะสมพลังงานท่ีอยูในส่ิงมีชีวิต

2. ชวยควบคุมกระบวนการเมตาบอลิซึมในรางกาย โดยสารอาหารบางประเภทใหพลังงานแกรางกาย ไดแก โปรตีน ไขมัน และคารโบไฮเดรต สวนสารอาหารท่ีไมใหพลังงานแกรางกาย แตชวยใหการทํางานของ ระบบตาง ๆ ในรางกายทํางานไดราบรืน่ไดแก วิตามิน และ แรธาต ุ

3. เปนวัตถุดิบในการสรางสารตาง ๆ ในรางกาย โดยสารอาหารจะถูกนําไปใชสรางสารท่ีใชในกิจกรรมตาง ๆ ของรางกาย เชน เอนไซม ฮอรโมน และสารภูมิคุมกัน (antibody) เปนตน

4. เปนวัตถุดิบในการสรางเนื้อเยื่อและซอแซมสวนท่ีสึกหรอของรางกายใหมีสภาพดีเหมือนเดิม หรือ ใกลเคียงสภาพเดิม

สารอาหาร (nutrient) เปนสารเคมีท่ีประกอบอยูในอาหารท่ีรางกายตองการในชีวิตประจําวัน ซ่ึงแบงเปน 2 กลุม ตามความตองการของรางกาย ดังนี ้

1. สารอาหารท่ีตองการในปริมาณมาก (macronutrient) ไดแก โปรตนี คารบอนไดออกไซด และไขมัน สารอาหารกลุมนี้ทําหนาท่ีใหพลังงานแกรางกาย มีโมเลกุลขนาดใหญ รางกายใชน้ํายอยยอยใหโมเลกุลมีขนาดเล็กกอนท่ีจะดูดซึเขาสูเซลล

2. สารอาหารท่ีตองการในปริมาณนอย (micronutrient) ไดแก วิตามิน และเกลือแรชนิดตาง ๆ สารอาหารกลุมนี้ไมใหพลังงานแกรางกาย ถึงแมรางกายจะตองการนอย แตกข็าดไมได เนื่องจากรางกายสราง ขึ้นเอง ไมได หรือสรางขึ้นไดแตไมเพียงพอตอความตองการ จึงจําเปนตองรับประทานเขาไป มีโมเลกุลขนาดเล็ก ซ่ึงเล็กพอท่ีจะเขาสูเซลลไดโดยไมตองผานกระบวนการยอย

สารอาหาร

สารอินทรีย

โปรตีน คารโบไฮเดรต ไขมัน วิตามิน

สารอนินทรีย

แรธาตุ น้ํา

สารอาหารที่ใหพลังงานแกรางกาย สารอาหารที่ไมใหพลังงานแกรางกาย

โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 2

Page 3: บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล

นักเรียนไดศึกษาเกี่ยวกับสมบัติและโครงสรางของสารประกอบไฮโดรคารบอนมาแลว ตอไปนี้จะไดศึกษาถึงสารประกอบไฮโดรคารบอนของสิ่งมีชีวิต

สารประกอบไฮโดรคารบอนหรือสารอินทรียท่ีพบในสิ่งมีชีวิตท่ัว ๆ ไป ไดแก โปรตีน คารโบไฮเดรต ไขมัน และ กรดนิวคลีอิก รวมเรียกสารเหลานี้วา สารชีวโมเลกุล

สารอินทรียท่ีมีธาตุคารบอนและไฮโดรเจนเปนองคประกอบหลัก (สารประกอบไฮโดรคารบอน) มีโมเลกุลขนาดใหญ พบอยูท่ัวไปในสิ่งมีชีวิตนั้น เชน โปรตีน คารโบไฮเดรต ไขมัน/น้ํามัน และกรดนิวคลิอิก สารชีวโมเลกุลท้ัง 4 ชนิดนี้ ประกอบดวยธาตุหลักเหมือนกัน คือ คารบอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน แตตางกันท่ีโครงสรางและ

อัตราสวนของแตละธาตุ สําหรับโปรตีนมีไนโตรเจนเปนองคประกอบดวย สวนกรดนิวคลิอิกมีธาตุท่ีเปนองคประกอบเพิ่มอีก คือ ไนโตรเจนและฟอสฟอรัส

สารชีวโมเลกุลประเภท โปรตีน คารโบไฮเดรต ไขมัน/น้ํามัน เม่ือเขาสูรางกายตองผานกระบวนการยอย (ไฮโดรลซิิส) ใหเปนโมเลกุลเล็กกอนเขาสูเซลล เพื่อใหรางกายนําไปใชประโยชนได

โปรตีน การยอย กรดอะมิโน คารโบไฮเดรต การยอย กลูโคส

ไขมันและน้ํามัน การยอย กรดไขมัน สารชีวโมเลกุลมีบทบาทสําคัญตอสิ่งมีชีวิต ดังนี้

ใชในการเจริญเติบโต เปนสวนหนึ่งในการรักษาดสมดุลของน้ํา และกรด-เบส เปนสวนประกอบของฮอรโมน เอนไซม และระบบภูมิคุมกัน สลายพลังงาน ถายทอดลักษณะพันธุกรรม ชวยใหผิวหนังชุมช้ืน สุขภาพผมและเล็บดี

นักเรียนจะไดศึกษาถึงโครงสราง สมบัติ และการเกิดปฏิกิริยาของสารท้ัง 4 กลุม (โปรตีน คารโบไฮเดรต ไขมัน และกรดนิวคลิอิก) ดังนี้

Fdfd เปนสารชีวโมเลกุลท่ีพบมากท่ีสุดในเซลลของสิ่งมีชีวิต (โดยเฉลี่ยในเซลลพืชและสัตวมีโปรตีนอยูมากกวารอยละ 50

ของน้ําหนักแหง นักเคมีชาวฮอลลแลนดชือ ดี.เจ. มูลเดอร (D.J. Mulder) เปนผูต้ังช่ือ โปรตีน (ภาษากรีกแปลวา มาเปนลาํดับหนึ่ง)

หรือกลาวไดวาโปรตีนมีความสําคัญเปนลําดับหนึ่ง โปรตีนมีมวลโมเลกุลมาก (หลายพัน-หลายลาน) จึงจัดเปนสารทีมีโมเลกุลขนาดใหญ หรือเปนพอลิเมอรธรรมชาติ โปรตีนเปนสารชีวโมเลกุลขนาดใหญท่ีมีโครงสรางสลับซับซอน ประกอบดวยธาตุท่ีสําคัญ 4 ธาตุ คือ C , H , O , N

ยังมีธาตุอื่นเปนองคประกอบอีกดวย เชน กํามะถัน ฟอสฟอรัส เหล็ก สังกะส ีทองแดง

สารชีวโมเลกุล (Biomolecule compounds) คือ

1. โปรตีน (Proteins)

โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 3

Page 4: บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล

หนวยยอยของโปรตีน คือ กรดอะมิโน (หรือกลาวไดวา กรดอะมิโนเปนมอนอเมอรของโปรตีน)

โปรตีนจึงประกอบดวยกรดอะมิโนจํานวนมากมาเช่ือมตอกันดวยพันธะเพปไตด (peptide bond) ซึ่งเปนพันธะโคเวเลนต ระหวางอะตอมของคารบอนในหมูคารบอนิลของกรดอะมิโนในโมเลกุลหนึ่ง กับ อะตอมของไนโตรเจนในหมูอะมิโน ของกรดอะมิโนอีกโมเลกุลหนึ่ง

1.1 กรดอะมิโนและพันธะเพปไทด โครงสรางกรดอะมิโน

กรดอะมิโนในธรรมชาติมีอยูประมาณ 20 ชนิด ท่ีพบในโปรตีนจากสัตวและพืช สูตรท่ัวไปของกรดอะมิโน

จากสูตรโครงสรางท่ัวไป ทําใหทราบวากรดอะมิโนทุกโมเลกุล ประกอบดวย หมูฟงกชันท่ีสําคัญมีอยู 2 หมู คือ หมูอะมิโน (-NH2) อยางนอย 1 หมู และ หมูคารบอกซิล (-COOH)

อยางนอย 1 หมู ซึ่งเกาะท่ีคารบอนตัวเดียวกัน เรียกตําแหนงคารบอนดังกลาววา แอลฟาคารบอน กรดอะมิโนแตละชนิดจะมีสวนแตกตางกัน คือ โซขาง (side chains) ซึ่งเปนสวนท่ีทําใหกรดอะมิโนแตละชนิดมี สมบัติแตกตางกัน โซขาง(side chains)ในกรดอะมิโนมีผลทําใหกรดอะมิโนมีสมบัติแตกตางกัน โดยท่ีโซขางอาจมีสมบัติ ดังนี้

ไมมีข้ัว (nonpolar sidechains) มีข้ัวและเปนกลาง (polar sidechains , neutral sidechains) มีสมบัติเปนกรด (acidic sidechains) มีสมบัติเปนเบส (basic sidechains)

กรดอะมิโน

โครงสรางของโปรตีน

โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 4

Page 5: บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล

กรดอะมิโนแบงออกเปน 2 ประเภทใหญ ๆ คือ

1. กรดอะมิโนชนิดจําเปน (essential amino acid) หมายถึง กรดอะมิโนท่ีรางกายไมสามารถสังเคราะหไดเอง ตองไดรับจากการบริโภคอาหารเทานั้น สําหรับผูใหญมี 8 ชนิด และสําหรับเด็กมี 9 ชนิด (เพิ่มฮิสติดีนอีก 1 ชนิด) ดังตาราง

2. กรดอะมิโนชนิดไมจําเปน (non- essential amino acid) หมายถึง กรดอะมิโนท่ีรางกายสามารถสังเคราะหข้ึนไดเอง มีท้ังหมด 11 ชนิด ดังตาราง

ที่ กรดอะมิโนชนิดจําเปน กรดอะมิโนชนิดไมจําเปน

ช่ือ สัญลักษณ ช่ือ สัญลักษณ 1 * ฮิสติดีน (Histidine) (พบในเด็ก) His ไกลซีน (Glycine) Gly 2 ไอโซลวิซีน (Isoleucine) Ile อะลานีน (Alanine) Ala 3 ลิวซีน (Leucine) Leu กรดแอสปารติก (Aspartic acid) Asp 4 ไลซีน (Lysine) Lys โปรลีน (Proline) Pro 5 วาลีน (Valine) Val กรดกลูตามิก (Glutamic acid) Glu 6 ทรีโอนีน (Threonine) Thr อารจินีน (Arginine) Arg 7 ฟนิลอะลานีน (Phenylalanine) Phe ซีรีน (Serine) Ser 8 ทริปโตเฟน (Tryptophan) Trp กลูตามีน (Glutamine) Gln 9 เมไทโอนีน (Methionine) Met แอสปาราจีน (Asparagine) Asn

10 ไทโรซีน (Tyrosine) Tyr 11 ซสิเตอีน (Cysteine) Cys

พันธะเพปไทด เม่ือนําโปรตีนมาไฮโดรไลสจะไดกรดอะมิโนจํานวนมาก

กรดอะมิโนตาง ๆ ในโมเลกุลของโปรตีนเช่ือมตอกันเปนโซยาวดวยพันธะท่ีเรียกวา พนัธะเพปไทด (Peptide bond) เกิดจากปฏิกิริยาระหวาง –OH ในหมูคารบอกซิล (-COOH) ของโมเลกุลหนึ่งของกรดอะมิโน

กับ –H ในหมูอะมิโน (-NH2) ในอีกโมเลกุลหนึ่งของกรดอะมิโน จะได H2O สวนท่ีเหลือจะเกิดพันธะโคเวเลนต ท่ีเรียกวา พันธะเพปไทด ดังรูป

รูปแสดงการเกิดพันธะเพปไทด

พันธะท่ีเกิดจากกรดอะมิโน 2 หนวย พันธะเพปไทดท่ีเกิดข้ึน เรียกวา ไดเพปไทด (dipeptide) พันธะท่ีเกิดจากกรดอะมิโน 3 หนวย พันธะเพปไทดท่ีเกิดข้ึน เรียกวา ไตรเพปไทด (tripeptide) พันธะเพปไทดท่ีเกิดจากกรดอะมิโน 4 , 5 , 6 หนวย เรียก เตตระเพปไทด (tetrapeptide)

เพนตะเพปไทด (pentapeptide) และ เฮกซะเพปไทด (hexapeptide)

กรดอะมิโนนอยกวาหรือเทากับ 50 โมเลกุลมาเช่ือมตอกันดวยพันธะเพปไทด เรียกวา พอลีเพปไทด (Polypeptide)

กรดอะมิโนมากกวา 50 โมเลกุลมาเช่ือมตอกันดวยพันะเพปไทด เรียกวา โปรตีน

โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 5

Page 6: บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล

1.2 โครงสรางของโปรตีน กรดอะมิโน 2 โมเลกุลเกิดปฏิกิริยารวมตัวกันไดสารประกอบท่ีเรียกวา ไดเพปไทด

กรดอะมิโน 3 โมเลกุลเกิดปฏิกิริยารวมตัวกันไดสารประกอบท่ีเรียกวา ไตรเพปไทด ถากรดอะมิโนหลาย ๆ โมเลกุลทําปฏิกิริยากันจนเกิดเปนสายยาว จะไดสารประกอบท่ีเรียกวา พอลิเพปไทด

โปรตีนสวนใหญเปนพอลิเพปไทดท่ีมีมวลโมเลกุลมากกวา 5,000 ซึ่งประกอบดวยกรดอะมิโนหลายชนิดและมีจํานวนแตกตางกัน ยึดเหนี่ยวกันดวยพันธะเพปไทดและพันธะชนิดอื่นๆ ทําใหโปรตีนมีโครงสราง 4 ระดับ (โดยใชโครงสรางทางเคมีเปนเกณฑ) ดังนี้

1. โครงสรางปฐมภูมิ (primary structure) เปนโครงสรางท่ีแสดงลําดับกรดอะมิโนในสายเพปไทดหรือในโมเลกุลของโปรตีน การจัดลําดับกรดอะมิโนในโครงสรางปฐมภูมิจะกําหนดใหปลายหมูอะมิโน (–NH2) อยูดานซาย และปลายหมูคารบอกซิล (-COOH) อยูดานขวา ดังรูป

รูป โครงสรางปฐมภูมิ

เชน Gly-Ala-Tyr-His อานวา glycylalanyltyrosylhistidine

โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 6

Page 7: บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล

ถาจํานวนกรดอะมิโนมาเช่ือมตอกันมากขึน้ สวนใหญไมอยูในรูปโซยาว แตจะมีการมวนหรือพับเขาหากัน

เนื่องจากมีการสรางพันธะระหวางกรดอะมิโนภายในสายเพปไทดหรือระหวางสายเพปไทด ทําใหเกิดโครงสราง 3 มิติ ท่ีมีลักษณะจําเพาะท่ีแตกตางกนัอีก 3 แบบ ดังนี ้

2. โครงสรางทุติยภูมิ (secondary structure) เปนโครงสรางท่ีเกดิจากการขดหรือมวนตวัของโครงสรางปฐมภูมิ โดยท่ี ถาเกิดจากการสรางพันธะไฮโดรเจนระหวาง C=O ของกรดอะมิโนหนึ่งกับ N-H ของกรดอะมิโนถัดไปอีก 4

หนวยในสายพอลิเพปไทดเดียวกัน จะเกิดโครงสรางในลักษณะบิดเปนเกลียว เรียกวา เกลียวแอลฟา ( helix) ถาเกิดจากการสรางพันธะไฮโดรเจนระหวาง C=O ของกรดอะมิโนหนึ่งกับ N-H ของกรดอะมิโนระหวางพอลิ

เพปไทดท่ีอยูคูกนั จะเกดิโครงสรางมีลักษณะเปนแผน เรียกวา แผนพลีทบีตา ( -pleated sheet) นอกจากพันธะไฮโดรเจนแลวยังมีพันธะอ่ืน ๆ อีก เชน พันธะไอออนิก พันธะไดซัลไฟต (S-S) ซ่ึงพันธะเหลานี้

ลวนมีสวนชวยใหโครงสรางทุติยภูมิอยูตัวได สรุป โครงสรางทุติยภูมิมี 3 สวน คือ

สวนท่ีเปนเกลียวแอลฟา (alpha helix) สวนท่ีเปนแผนพลีทบีตา (Beta-pleated sheet) สวนท่ีไมใชเกลียวแอลฟา (Random coil)

รูปแสดงโครงสรางทุตยิภูมิ

โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 7

Page 8: บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล

3. โครงสรางตติยภูมิ (tertiary structure)

เกิดจากโครงสรางเกลียวแอลฟา (alpha helix) แผนพลีทบีตา (Beta-pleated sheet ) และบริเวณท่ีไมใชเกลียวแอลฟา (Random coil) มวนเขาหากันไดโครงสราง 3 มิติ และไขวกันโดยมีแรงยึดเหนีย่วออน ๆ คลายโครงสรางทุติยภูมิ

4. โครงสรางจตุรภูมิ (Quaternary structure) เกิดจากการรวมตวัของหนวยยอยเดียวกัน หรือตางกันของโครงสรางตติยภูมิ (โดยมีแรงยึดเหนีย่วเหมือนกับในโครงสรางทุติยภูมิและตติยภูมิ) ลักษณะโครงสรางใหมขึ้นกับโครงสรางตติยภูมิซ่ึงเปนหนวยยอย โดยอาจรวมตัวเปนลักษณะกอนกลม เชน ฮีโมลโกลบิน หรือเปนมัดคลายเสนใย เชน คอลลาเจน โครงสรางจตรุภูมิของโปรตีนท่ีพบมากมีรูปราง 2 แบบ คอื โปรตีนกอนกลม และ โปรตีนเสนใย

เชน คอลลาเจน (โปรตนีเปนมัดเสนใย) , ฮีโมลโกลบิน (โปรตนีกอนกลม) ดังรูป

โครงสรางปฐมภูมิ

โครงสรางทุติยภูมิ

โครงสรางจตุรภูมิ

โครงสรางตติยภูมิ

โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 8

Page 9: บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล

1.3 ชนิดและหนาทีข่องโปรตีน โปรตีนมีหลายชนิด หนาทีของโปรตีนแตละชนดิขึ้นอยูกับโครงสราง 3 มิติของโปรตีนนั้น และโครงสราง ของโปรตีนก็ขึน้อยูกับกรดอะมิโนท่ีเปนองคประกอบของสายพอลิเพปไทด สามารถแบงโปรตีนตามลักษณะการจัดตัวในโครงสราง 3 มิติ แบงได ดังนี้

1) โปรตีนกอนกลม เกิดจากสายพอลิเพปไทดรวมตัวมวนพับพันกันและอัดแนนเปนกอนกลม สามารถละลายน้าํไดดี สวนใหญทําหนาท่ีเกี่ยวกับกระบวนการเมตาบอลิซึมตาง ๆ ท่ีเกิดข้ึนภายในเซลล เชน เอนไซม ฮีโมลโกลบิน ฮอรโมนอินซูลนิ เปนตน

2) โปรตีนเสนใย เกิดจากสายพอลิเพปไทดหลายสายเรียงขนานกนัและขดเปนเกลียวเหมือนเชือก สามารถละลายน้าํไดนอย สวนใหญทําหนาท่ีเปนโปรตีนโครงสราง เพราะมีความแข็งแรง และยืดหยุนสูง เชน ไฟโบรอินในเสนไหม อิลาสตินในเอ็น คอลลาเจนในเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน

เคราตินในเสนผม ขน เล็บ ไมโอซินในกลามเนื้อ เปนตน 1.4 เอนไซม (Enzyme) เอนไซม คือ โปรตีนกอนกลม ทําหนาท่ีเปนตัวเรงปฏิกิริยาในเซลลสิ่งมีชีวิต โดยการลดพลังงานกอกัมมันตและทําใหอนุภาคของสารต้ังตนรวมตัวกับ เอนไซมไดอยางเหมาะสม มีผลใหปฏิกิริยาเกิดเร็วข้ึน เอนไซมทํางานเหมือนตัวเรงปฏิกิริยาท่ัว ๆ ไป คือในขณะท่ีเปนตัวเรงปฏิกิริยาจะไมแตกสลายหรือเปลี่ยนแปลงไป สมบัติพิเศษของเอนไซม มีความจําเพาะตอปฏิกิริยาหรือมีความจําเพาะตอสารท่ีเขาทําปฏิกิรยิาชนิดใดชนิดหนึ่งเทานั้น เพราะมีรูปรางท่ีพอเหมาะกัน พอดีกับตัวรับ (สับสเตรต) อันเปนผลใหรางกายสามารถควบคุมปฏิกิริยาตาง ๆ ไดอยางเหมาะสม การทํางานของเอนไซม เริ่มจากสารต้ังตน (สับสเตรต) เขาจับกับเอนไซม และเกิดการเปลี่ยนแปลงไปจนกระท่ังปฏิกิริยาสิ้นสุด เกิดเปนสารประกอบเชิงซอนท่ีเรียกวา enzyme-substrate complex ซึ่งสลายตัวตอไป ได

ผลิตภัณฑ กับเอนไซมเดิม ปฏิกิริยาของเอนไซมเขียนได ดังนี้

E + S ES P + E เอนไซม สับเสตรต สารเชิงซอน ผลิตภัณฑ เอนไซม

Enzyme

Substrate

A B

สารเชิงซอน (Enzyme –Substrate complex) Enzyme

Product

โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 9

Page 10: บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล

บริเวณเรงของเอนไซมสามารถถูกเหนี่ยวนําใหเหมาะสมกับสับสเตรตท่ีเขามาจับหรืออาจเปลี่ยนแปลงรูปรางได

โดยท่ัวไปเอนไซมชนิดหนึ่ง ๆ สามารถทําปฏิกิริยาไดอยางเฉพาะอยางเทานั้น เชน อะไมเลสเปนเอนไซมยอยแปง ดังนั้น จึงพบวามีเอนไซมหลายชนิดในเซลลของสิ่งมีชีวิต และเอนไซมบางชนิดอาจมีบริเวณเรงมากกวาหนึ่งบริเวณก็ได เนื่องจากเอนไซมจะทําหนาท่ีตอเม่ือจับกับสับเสตรตท่ีเหมาะสม ดังนั้นเอนไซมจํานวนมากจึงมีช่ือเรียกตามชนิดของ สับเสตรต โดยลงเสียงทายเปน เ-ส เชน เอนไซมซูเครส เปนเอนไซมยอยซูโครส

ปจจัยที่มีผลตอการทํางานของเอนไซม ปริมาณสารต้ังตน (สับสเตรต)

ถาเพิ่มปริมาณสับสเตรตมากข้ึนเรื่อย ๆ แตไมเพิ่มปริมาณเอนไซม การเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มข้ึนจนถึงระดับหนึ่ง อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะคงท่ี

อธิบายไดวา : เม่ือปริมาณสับสเตรตเพิ่มข้ึน แตความเขมขนของเอนไซมอยูในปริมาณจํากัด ซึ่งเม่ือมันอยูในสภาวะ อิ่มตัวกับสับสเตรต (คือ ไปเรงสับสเตรต) สวนปริมาณสับสเตรตท่ีเกิดจะตองรอจนกวาเอนไซมจะเปลี่ยนสับสเตรตไปเปนผลิตภัณฑ กอน และไดเอนไซมอิสระกลับคืนมาแลวกลับไปเรงสับสเตรตสวนท่ีเกินมา

ปริมาณเอนไซม ถามีเอนไซมมากจะทําใหปฏิกิริยาเกิดข้ึนไดอยางรวดเร็ว ดังนั้นอัตราการเกิดปฏิกิริยาท่ีมีตัวเรงปฏิกิริยาท่ีมีตัวเรง

ปฏิกิริยาจะเพิ่มข้ึน เม่ือเพิ่มปริมาณตัวเรงปฏิกิริยา อธิบายไดวา ในทางปฏิบัตินั้น ปริมาณเอนไซมใชนอยกวาปริมาณสับสเตรต อัตราการเกิดปฏิกิริยาจึงข้ึนอยูกับ

ความเขมขนของเอนไซม

อัตราก

ารเกิด

ปกิกิริ

ยา

ความเขมขนของสับสเตรต

อัตราก

ารเกิด

ปกกิิริ

ยา

ความเขมขนของเอนไซม

โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 10

Page 11: บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล

pH

เอนไซมมีความไวตอการเปลี่ยนแปลง pH โดย pH ไมวาสูงหรือตํ่ามีผลตอการเปลี่ยนแปลงสภาพธรรมชาติของ เอนไซมได เอนไซมแตละชนิดจะทําหนาท่ีเปนตัวเรงปฏิกิริยาไดดีท่ี pH คาหนึ่ง เรียกวา pH ท่ีเหมาะสมท่ีสุด (Optimum pH) ประมาณ 7.0-7.5

อธิบายไดวา pH มีผลตอการเปลี่ยนแปลงความเขมขนของไฮโดรเนียมไอออน มีผลตอการแตกตัวของสวนท่ีเปน กรดและเบสในเอนไซมและสับสเตรต

อุณหภูมิ เอนไซมแตละชนิดทํางานไดดีท่ีสุดชวงอุณหภูมิหนึ่งเทานั้น โดยท่ัวไปประมาณ 20-40 องศาเซลเซียส

ถาอุณหภูมิสูงเกินไป เอนไซมจะมีประสิทธิภาพลดลง เนื่องจากเอนไซมซึ่งเปนโปรตีนจะถูกแปลงสภาพหมด จึงเขากับสารไมได

1.5 สมบัติของโปรตีน โปรตีนแตละชนิดมีจํานวนชนิดและลําดับการเรียงตัวของกรดอะมิโนท่ีแนนอน ความแตกตางของชนิดและลําดับการ

จัดเรียงตัวของกรดอะมิโน มีผลตอสมบัติทางกายภาพและสมบัติทางเคมีของโปรตีน โปรตีนบริสุทธิ์ ไมมีรส ไมมีกลิ่น เม่ือไดรับความรอนมาก ๆ โปรตีนจะเปลียนเปนสีน้าํตาลหรือสีดํา และมีกลิ่นคลายผม

หรือหนังสัตวไหม ละลายน้าํได โปรตีนจัดเปนสารแอมโฟเทอริก (เปนไดท้ังกรดและเบส) คือปฏิกิริยากับกรดและเบสได หมูแอลคิลของกรดอะมิโนในโปรตีนอาจเกิดพันธะไฮโดรเจนซึ่งกันและกัน ทําใหเกิดเปนเกลียวหรือเปนแผน

ซึ่งจะมีการขดมวนตัวโดยอาศัยแรงยึดเหนี่ยวระหวางกัน เชน แรงแวนเดอวาลส พันธะไฮโดรเจน ทําใหเกิดโครงสรางสามมิติ แรงยึดเหนี่ยวท้ังกลาวถูกทําลายไดงาย จึงทําใหโครงสรางสามมิติของโปรตีนเปลี่ยนไป เรียกวา การแปลงสภาพโปรตีน (denatured)

1.6 การแปลงสภาพโปรตีน (denatured) ปจจัยที่มีผลตอการแปลงสภาพโปรตีน มีดังนี้ ความรอนและแสงอัลตราไวโอเลต

จะใหพลังงานไปเพิ่มใหกับอะตอมในโมเลกุลของโปรตีนสั่นไดมากข้ึน จนสามารถทําลายพันธะไฮโดรเจน มีผลใหโปรตีนตกตะกอน เชน การตมหรือทอดไข

ตัวทําละลายอินทรีย ตัวทําละลายอินทรียท่ีมีพันธะไฮโดรเจน เชน เอทานอล สามารถสรางพันธะไฮโดรเจนข้ึนระหวางโมเลกุลของโปรตีนได และจะทําลายพันธะไฮโดรเจนภายในโมเลกุลของโปรตีนทําใหโปรตีนแข็งตัวและละลายน้ําไดนอยลง เชน ใชแอลกอฮอล ฆาเช้ือโรค โดยแอลกอฮอลจะไปทําใหโปรตีนในแบคทีเรียในบริเวณผิวหนังสูญเสียสภาพธรรมชาติ

อัตราก

ารเกิด

ปกิกิริ

ยา

pH 7

อัตราก

ารเกิด

ปกิกิริ

ยา

อุณหภูม ิ

ประมาณ 37-40 องศาเซลเซียส

โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 11

Page 12: บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล

กรดหรือเบส กรดหรือเบสจะไปทําลายพันธะไอออนิก ทําใหโปรตีนตกตะกอน และถาโปรตีนสัมผัสกรดหรือเบสเปนระยะเวลานาน ๆ จะ

ทําใหพันธะเพปไทดถูกทําลายดวย (กรดหรือเบสเขาตาจึงทําใหเกดิการแปลงสภาพโปรตีนในดวงตา อาจตาบอดได)

ไอออนของโลหะหนัก ไอออนของโลหะหนัก เชน Pb2+ Hg2+ และ Ag+ ไอออนเหลานี้จะทําปฏิกิริยากับกรดอะมิโนดานท่ีมีประจุลบ ทําให พนัธะไอออนิกถูกทําลาย เกิดเปนเกลือท่ีไมละลายน้ํา

ทบทวน เร่ือง สารประกอบอินทรีย

• สารอินทรียเปนสารท่ีมีธาตุ C , H , O , N , P , S เปนองคประกอบ • สารอินทรียท่ีพบในส่ิงมีชีวติ เรียกวา สารชีวโมเลกุล (biological molecule) • C + H = hydrocarbon • หมูฟงกชัน (functional group) คือ หมูอะตอมหรือกลุมอะตอมของธาตุท่ีแสดงสมบัติเฉพาะของ

สารอินทรียชนิดหนึ่ง เชน CH3OH (เมทานอล) CH3CH2OH(เอทานอล) ซ่ึงตองเปนสารอินทรีย พวกแอลกอฮอล เพราะสารแตละชนิดตางก็มีหมู -OH เปนองคประกอบ แสดงหมู -OH เปนหมูฟงกชัน ของแอลกอฮอล

โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 12

Page 13: บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล

คารโบไฮเดรต หมายถึง คารบอนท่ีอิ่มตัวดวยน้ํา เปนสารอินทรียท่ีประกอบดวย C , H , O เปนสารอินทรียท่ีหมูคารบอกซาลดีไฮด (-CHO) และหมูไฮดรอกซิล (-OH) หรือหมูคารบอนิล (-CO) และ

หมูไฮดรอกซิล (-OH) เปนหมูฟงกชัน คารโบไฮเดรตเปนสารชีวโมเลกุลอีกประเภทหนึ่งท่ีมีความสําคัญ เนื่องจาก

ทําหนาท่ีเปนสารสะสมพลังงานสําหรับสิ่งมีชีวิตเกือบทุกชนิด พบท่ัวไปในชีวิตประจําวัน ไดแก น้ําตาล แปง เซลลูโลส และ ไกลโคเจน โดยสวนใหญท่ีพบ คือ แปง และเซลลูโลส

สวนไกลโคเจน พบในเนื้อเยื่อ น้ําไขขอในสัตวและผนังเซลล 2.1 ชนิดและโครงสรางของคารโบไฮเดรต โดยแปง/เซลลูโลส/ไกลโคเจน เกิดจาก กลูโคส (มอนอเมอร) หลายโมเลกุลมารวมตัว เกิดเปนคารโบไฮเดรตโมเลกุลใหญ

(พอลิเมอร)

เม่ือพิจารณาโครงสรางของแปงและเซลลูโลส พบวา ประกอบดวยหนวยยอยท่ีมีโครงสรางเหมือนกัน จํานวนมาก มาเช่ือมตอกันเปนสายยาว แตจํานวนหนวยยอย การสรางพันธะของหนวยยอย และโซกิ่งในโครงสรางของแปง และเซลลูโลสจะมีความแตกตางกัน

2. คารโบไฮเดรต

โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 13

Page 14: บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล

กลูโคส (glucose)

โครงสรางของน้ําตาลกลูโคส มีหลายแบบ เชน โครงสรางแบบโซเปด (open-chain structure) และโครงสรางสรางแบบวง (cyclic หรือ ring structure) กลูโคสมีโครงสรางแบบวง ท่ีมีขนาดของวง 6

H - C = OH - C - OH

HO - C - HH - C - OHH - C - OH

CH2OH

โครงสรางแบบโซเปดของกลูโคส (C6H12O6) โครงสรางแบบวงของกลูโคส (C6H12O6)

ถาแบงโครงสรางของคารโบไฮเดรตตามจํานวนหนวยยอย สามารถจําแนกได 3 กลุมใหญ ดังนี ้

2.2 สมบัติของคารโบไฮเดรต 1) โมโนแซ็กคาไรด (monosaccharide) หรือ น้ําตาลโมเลกุลเดี่ยว เปนน้ําตาลหรือคารโบไฮเดรตท่ีมีขนาดโมเลกุลเล็กมาก ประกอบ คารบอน 3 ถึง 8 อะตอม เปนโครงสรางพื้นฐานของ ไดแซ็กคาไรด สูตรท่ัวไปเปน (CH2O)n หรือ CnH2nOn โดยท่ี n มีคาต้ังแต 3 อะตอม ถึง 8 อะตอม

O

มีหมูฟงกช่ันเปน - C – H (หมูคารบอกซาลดีไฮด) และหมู -OH (ไฮดรอกซิล) เนื่องจากมีหมู -OH จํานวนมากจึงละลายน้าํไดดี โมโนแซ็กคาไรดเปนหนวยท่ีเล็กท่ีสุดของคารโบไฮเดรต ตัวอยางไดแก กลูโคส ซึ่งเปนน้ําตาลท่ีพบมากท่ีสุดในธรรมชาติ

และเปนแหลงพลังงานหลักของสิ่งมีชีวิต ฟรุกโตส กาแลกโตส และแมนโนส ก็เปนโมโนแซก็คาไลด เชนเดียวกัน มีสูตรโมเลกุลเหมือนกัน แตสูตรโครงสรางตางกัน

ตารางแสดงสูตรโครงสรางของโมโนแซกคาไรดที่พบโดยทั่วไป ช่ือ สูตรโมเลกุล สูตรโครงสราง แหลงที่พบและความสําคัญทั่วไป

กลูโคส (glucose) C6H12O6

CH2OHH - C - OHH - C - OH

HO - C - HH - C - OH CHO

มีในพืช เชน องุน น้ําผึ้ง ออย รวมท้ังเปนสวนประกอบของพอลิแซกคาไรด (น้ําตาลโมเลกุลใหญ)

ฟรุกโตส (fructose) C6H12O6 CH2OHC = O

HO - C - HH - C - OHH - C - OH

CH2OH

มีในผลไม น้ําผึ่ง จัดวาเปนน้ําตาลท่ีมีความหวาน มากกวากลูโคส

โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 14

Page 15: บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล

ช่ือ สูตรโมเลกุล สูตรโครงสราง แหลงที่พบและความสําคัญทั่วไป กาแลกโตส (galactose)

C6H12O6 CHOH - C - OH

HO - C - H

H - C - OHCH2OH

HO - C - H

เปนสวนประกอบของน้ําตาลในน้ํานม พบในไกลโคไลปด (ไขมันท่ีพบในเยื่อหุมเซลล ของเนื้อเยื่อประสาท พบในเลือด กระดูกออน และพังพืด

ไรโบส (ribose) C5H10O5

CH2OHH - C - OHH - C - OHH - C - OH CHO

เปนสวนประกอบของกรดนิวคลีอิก หรือในโคเอนไซม NAD+ และ NADP+

แมนโนส (mannose)

C6H12O6

CH2OHH - C - OH

HO - C - H

CHOHO - C - H

H - C - OH

ไดจากการสลายยางไมเปนสวนประกอบของพอลิแซกคาไรดในพืช ในคนจะรวมอยูกับโปรตีน

นอกจากนี้กลูโคส ยังเปนโมโนแซกคาไรดท่ีสังเคราะหข้ึนไดในพืชท่ีมีคลอโรฟลล โดยใช CO2 จากอากาศและน้ําในพืชกับพลังงานจากแสงอาทิตยโดยกระบวนการสังเคราะหดวยแสง ดังนี ้

6CO2 + 6H2O คลอโรฟลล C6H12O6 + 6O2 กลูโคสเปนน้ําตาลท่ีพบไดท่ัวไป มีรสหวานและละลายน้ําไดดีมาก มีในผลไมตาง ๆ สําหรับในรางกายคน พบอยูในเลือด คนปกติจะมีกลูโคส 100 มิลลิกรัม / 100 ลูกบาศกเซนติเมตรของเลือด ในกรณีท่ีเปนเบาหวานจะมีกลูโคสสะสมอยูในเลือดสูง ถามากกวา 160 มิลลิกรัม / 100 ลูกบาศกเซนติเมตรของเลือดข้ึนไป รางกายจะขับถายออกมาทางปสสาวะ

2) ไดแซ็กคาไรด (disaccharide) หรือน้ําตาลโมเลกุลคู เกิดจากโมโนแซกคาไรด 2 โมเลกุลมารวมกัน (โดยสูญเสียน้ํา 1 โมเลกุล) มีช่ือเรียกตาง ๆ กันตามชนิดของโมโนแซกคาไรด ไดแซ็กคาไรดท่ีพบมากในธรรมชาติและเปนอาหารท่ีสําคัญท่ีสุดของมนุษย ไดแก มอลโทส ซูโครส และแลกโทส ไดแซกคาไรด เปนคารโบไฮเดรตท่ีละลายน้ําได เชน ซูโครส หรือน้ําตาลทราย (C12H22O11) เปนแซกคาไรดท่ีเกิด

จากการรวมตัวกันของกลูโคส และฟรุกโตส

เชน C6H12O6 + C6H12O6 C12H22O11 + H2O กลูโคส ฟรุกโตส ซูโครส น้าํ

แสงอาทิตย

โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 15

Page 16: บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล

การเกิดไดแซ็กคาไรด มีดังนี้

กลูโคส + กลูโคส มอลโทส กลูโคส + ฟรุกโตส ซูโครส

กลูโคส + กาแล็กโตส แล็กโตส

ตารางแสดงสูตรโครงสรางของไดแซกคาไรดบางชนิด ช่ือ สูตรโครงสราง เตรียมจาก หมายเหตุ

มอลโตส maltose

กลูโคส + กลูโคส พบในตนถั่ว และตนขาวมอลต ท่ีกําลังเจริญเติบโต

ซูโครส sucrose

กลูโคส +ฟรุกโตส ท่ีเรียกวา น้าํตาลทราย พบในน้ําตาลออย ความหวานของซูโครสเกิดจากฟรุกโตส

แลกโตส lactose

กาแลกโตส+กลูโคส เปนน้ําตาลในน้าํนมถาหมักแลกโตสกับ lactobacillus จะไดกรดแลกติกและแอลกอฮอลซึ่งใชทําเนยแข็ง

3) พอลิแซ็กคาไรด (Polysccharide) หรือ น้ําตาลโมเลกุลใหญ เปนคารโบไฮเดรตโมเลกุลใหญ มีโครงสรางซับซอนมาก เกิดจากโมโนแซ็กคาไรดหลายโมเลกุลมารวมกัน ซึ่งจัดเปนพอลิเมอร

(Polymer) โดยกระบวนการพอลิเมอไรเซชัน ดังปฏิกิริยา

n C6H12O6 ( C6H10O5 )n + n H2O กลูโคส (มอนอเมอร) แปง (พอลิเมอร)

ไดแก แปง ไกลโคเจน เซลลูโลส ซึ่งไมละลายน้ํา โมเลกุลของแปงเกิดจากกลูโคสหลาย ๆ โมเลกุลรวมกัน แปง พบในเมล็ด หัว ราก ผลและใบของตนไม เปนแหลงสะสมอาหารท่ีสําคัญตนไม และรางกายคนสามารถ

ยอยแปงได (เอนไซมอะไมเลส) ถาทําใหแปงสุกกอน จะยอยไดงายข้ึน โมเลกุลของแปงจะสามารถเปลี่ยนเปนน้ําตาลได โดยเอนไซมอะไมเลสท่ีมีอยูในน้ําลาย (เวลาเค้ียวขาวแลวรูสึกหวาน)

เซลลูโลส เปนสวนประกอบสําคัญของผนังเซลลของตนไมและในเนื้อไม รางกายของคนไมสามารถยอยเซลลูโลสได เพราะไมมีน้ํายอยโดยเฉพาะซึ่งตางจากสัตวเค้ียวเอื้องสามารถยอยพวกเซลลูโลสได ดังนั้น รางกายจะขับถายออกมา ในลักษณะของกาก หรือเรียกวาเสนใยอาหาร ซึ่งจะชวยกระตุนใหลําไสใหญทํางานอยางมีประสิทธิภาพทําใหการขับถาย สะดวก พบวามีเซลลูโลสปริมาณสูงในอาหารพวกผัก ถั่ว และผลไม

ไกลโคเจน เปนพอลิแซกคาไรดอีกชนิดหนึ่ง เกิดจากกลูโคสเชนเดียวกัน พบในเนื้อเยื่อของสัตว ในตับและกลามเนื้อ ของสัตว เม่ือรับประทานอาหารประเภทคารโบไฮเดรตเขาไป เอนไซมของรางกายจะยอยไดเปนกลูโคส (น้ําตาลโมเลกุลเด่ียว) แลวนําไปใชเก็บไวในตับและกลามเนื้อ โดยเปลี่ยนเปนไกลโคเจน (ซึ่งประกอบดวยกลูโคสหลายโมเลกุล) ถาจะใชเม่ือไร รางกายสามารถนาํออกมาใชได ไกลโคเจนในตับมีไวเพื่อปรับระดับกลูโคสในเลือดใหคงท่ี

โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 16

Page 17: บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล

2.3 ปฏิกิริยาของคารโบไฮเดรต

2.3.1) ปฏิกิริยากับสารละลายเบเนดิกต โมโนแซ็กคาไรด (น้ําตาลโมเลกุลเด่ียว) สามารถทําปฏิกิริยากับสารละลายเบเนดิกต โดยเกิดปฏิกิริยาไดเปน

ตะกอนสีแดงอิฐสารละลายเบเนดิกตจะไมเกิดปฏิกิริยากับพวกไดแซ็กคาไรด หรือ พอลิแซกคาไรดอื่น ๆ นอกจาก ทําใหเปนมอนอแซกคาไรด กอนจึงจะเกิดปฏิกิริยา เชน นาํน้ําตาลทรายซึ่งเปนไดแซกคาไรดไปตมกับกรดเกลือ หรือ น้ําแปงตมกับกรดเกลือ จะทําใหเกิดการยอยเปนโมโนแซ็กคาไรด ซึ่งทําปฏิกิริยากับสารละลายเบเนดิกตได

ถาตองการทดสอบวาน้ําตาลชนิดใดเปนโมโนแซ็กคาไรดบาง ใหนํามาทําปฏิกิริยากับสารละลายเบเนดิกต สําหรับสารละลายเบเนดิกต สามารถนาํไปประยุกตใชทดสอบหาน้ําตาลในปสสาวะ ซึ่งเปนการตรวจสอบ

โรคเบาหวานได เนื่องจากเม่ือเปนโรคเบาหวานรางกายจะขับกลูโคสออกมาทางปสสาวะ 2.3.2) ปฏิกิริยากับสารละลายไอโอดีน แปง (พอลิแซ็กคาไรด) สามารถทําปฏิกิริยากับสารละลายไอโอดีนไดเกิดปฏิกิริยาไดตะกอนสีมวงอมน้ําเงิน ถาตองการทดสอบวาเปนแปงหรือไม ใหนํามาทําปฏิกิริยากับสารละลายไอโอดีน พวกน้ําตาลท้ังโมโนแซ็กคาไรดและไดแซ็กคาไรด จะไมทําปฏิกิริยากับสารละลายไอโอดีน ดังนั้นปฏิกิริยานี้จึงเปนปฏิกิริยาท่ีใชทดสอบแปงโดยเฉพาะ

ความรูเสริม การเปล่ียนแปลงที่เกิดข้ึนในรางกาย

เม่ือรับประทานอาหารประเภทคารโบไฮเดรต เชน แปง และน้ําตาลทรายเขาไป เอนไซมท่ีมีอยูในรางกาย จะชวยยอยใหเปนกลูโคส แลวลําเลียงไปตามกระแสโลหิต ไปยังเซลลเพื่อเปนแหลงของพลังงาน โดยกลูโคสจะสันดาปกับออกซิเจน ดังนี้ C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 673 kcal

จะไดพลังงานท่ีรางกายนําไปใชได สําหรับกลูโคสบางสวนท่ีเหลืออยูจะเกิดปฏิกิริยารวมกันเปนไกลโคเจนเก็บไวท่ีตับและกลามเนื้อ

ซึ่งจะถูกนําออกมาใชไดเม่ือรางกายตองการโดยการเปลี่ยนกลับมาเปนกลูโคสอีก ไกลโคเจนในตับ มีหนาท่ีปรับระดับกลูโคสในโลหิตใหคงท่ี ไกลโคเจนในกลามเนื้อ เม่ือกลามเนื้อทํางานไกลโคเจนจะสลายตัวพรอมกับใหพลังงานออกมา สําหรับเซลลูโลส รางกายไมสามารถยอยสลายใหเปนกลูโคส แตจะใหเสนใยซึ่งชวยการทํางานของลําไส

ชวยใหการขับถายอุจจาระเปนไปตามปกติ

คําถามชวนคิด มอนอเมอรของโปรตีน คือ……………………………… มอนอเมอรของแปง คือ………………………………… น้ําตาลกลูโคส (โมโนแซ็กคาไรด) มีสูตรโมเลกุล คือ…… น้ําตาลซูโครส (ไดแซ็กคารไรด) มีสูตรโมเลกุลคือ............. รางกายมนุษยยอยแปงไดหรือไม………………………… รางกายมนุษยยอยเซลลูโลสไดหรือไม…………………… รางกายนําโปรตีนไปใชไดอยางไร...................................... ตองการทดสอบวาสารใดเปนแปง ใชวิธีการใด ………… ตองการทดสอบวาสารใดเปนน้ําตาลซโูครส ใชวิธีการใด… กลูโคสพบไดท่ีไหนบาง…………………………………… รางกายตองยอยกลูโคสกอนนําใปใชหรือไม……………… คารโบไฮเดรตใหพลังงานไดอยางไร....................................

การหมัก (Fermentation) คือ กระบวนการท่ีเปลี่ยนแปลงสารอินทรีย เชน แปงหรือน้ําตาล ใหกลายเปนเอทานอล และกาซ CO2 โดยมียีสตและแบคทีเรียซึ่งมี เอนไซม Zymase เปนตัวเรงปฏิกิริยา โดยเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซสิ เชน น้ําตาลกลูโคส เอทานอล + กาซ CO2 น้ําตาลซูโครส แปง

น้ําตาลกลูโคส เอทานอล + กาซ CO2

โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 17

Page 18: บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล

ลิพิดเปนสารอินทรียชนิดหนึ่ง ซึ่งประกอบดวย C , H , O เปนสารโมเลกุลใหญท่ีมีโครงสรางซับซอน พบในพืชและใน

สัตวท่ัวไป ซึ่งพบวาเม่ือพวกไขมันเผาผลาญใหพลังงานประมาณ 9.0 กิโลแคลอรีตอกรัม นอกจากนี้ยังประกอบดวยธาตุไนโตรเจน (N) และฟอสฟอรสั (P) ประโยชนของไขมันโดยท่ัวไป

1) เปนแหลงพลังงานใหกับรางกาย โดยใหพลังงานประมาณ 9 กิโลแคลอรีตอวัน (ในขณะท่ีคารโบไฮเดรตกับโปรตีน ใหพลังงานประมาณ 4 กิโลแคลอรีตอวัน)

2) สรางความอบอุนใหรางกาย 3) ชวยรองรับและปองกันอวัยวะภายในตางๆอีกดวย 4) มีหนาท่ีในการลําเลียงและการดูดซึมของวิตามินชนิดท่ีละลายในไขมันไดแก A, D, E และ K (วิตามินท่ีละลายในไขมัน) 5) นอกเหนือไปจากหนาท่ีท่ีมีตอรางกายแลว ไขมันยังมีสวนสําคัญในดานเนื้อสัมผัส, กลิ่นรส, ความชุมเนื้อ, และรสชาติของ

อาหารอีกดวย และเนื่องจากรางกายของเรายอยไขมันไดชากวาสารอาหารชนิดอื่น เชน คารโบไฮเดรต. ไขมันเปนเปนสิ่งท่ี ทําใหเรารูสึกอิ่ม หลังจากท่ีไดรับอาหารเขาในประมาณท่ีเพียงพอแลว

6) ใชในการทําสบู ซึ่งเกิดจากปฏิกิริยาสะปอนนิฟเคชันซึ่งเกิดจาก น้าํมันพืช + โซดาไฟ = สบู

ลิพิดมีหลายชนิด ดังนี้ 3.1 ไขมันและน้ํามัน (Lipids)

ไขมันและน้ํามันเปนสารประกอบประเภทเอสเทอร (หมูฟงกชัน แอลคอกซีคารบอนิล ) ซึ่งเกิดจาก แอลกอฮอลบางชนิด เชน กลีเซอรอล กับ กรดไขมัน (fatty acid) ดังสมการ

ณ อุณหภูมิหอง (25 องศาเซลเซียส) ถาเปนของแข็ง เรียกวา ไขมัน (wax) ถาเปนของเหลว เรียกวา น้ํามัน (oil) หนาที่สําคัญของไขมันและน้ํามัน คือ - เปนโครงสรางหลักของเยื่อหุมเซลล - เปนแหลงพลังงานของสิ่งมีชีวิต - การเผาผลาญพลังงานอยางสมบูรณจะใหพลังงานประมาณ 9 กิโลแคลอรีตอกรัม - พบในอาหารท่ีมีน้ํามัน เชน เนย กะทิ เนื้อสัตวติดมัน หรืออาหารทอดดวยน้ํามัน สมบัติ โครงสราง และปฏิกิริยาของไขมันและน้ํามัน

สมบัติของไขมันและน้ํามัน เม่ือเทไขมัน/น้ํามันลงในน้ํา แลวเขยา ไขมัน/น้าํมันและน้ําจะไมรวมตัวเปนเนื้อเดียวกัน แตถาเทน้ํามันลงในตัวละลายอินทรีย เชน เฮกเซน จะรวมตัวกนัไดโดยไมเกิดการแยกช้ัน จึงสรุปไดวา ไขมันและน้ํามันเปนโมเลกุลไมมีข้ัว (น้ําเปนโมเลกุลมีข้ัว จึงไมสามารถละลายไขมัน/น้ํามันได) สวนตัวทําละลายอินทรียเปนโมเลกุลไมมีข้ัว จึงละลายไขมันได

3. ลิพิด (Lipids) โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 18

Page 19: บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล

3.2 ฟอสโฟลิพิด (Phospholipids)

ฟอสโฟลิพิด (phospholipid) เปนลิพิดท่ีพบในสวนประกอบของเยื่อหุมเซลล (cell membrane) (เยื่อหุมเซลล ทําหนาท่ีเลือกใหสารบางชนิดผานเขาไปภายในเซลลได )

ฟอสโฟลิพิด 1 โมเลกุล เกิดจากกลีเซอรอล 1 โมเลกุล รวมตัวกับกรดไขมัน 2 โมเลกุล หมูฟอสเฟต 1 หมู และมีสารอื่นซึ่งมีขนาดโมเลกุลเล็กและมักจะมีข้ัวหรือมีประจุเกิดพันธะกับหมูฟอสเฟต ดังนี ้

โครงสรางของฟอสโฟลิพิด

โมเลกุลของฟอสโฟลิพิด แบงออกไดเปน 2 สวน คือ

1) สวนท่ีชอบน้ํา (hydrophilic) หรือสวนท่ีมีข้ัว คือสวนท่ีเปนหมูฟอสเฟต (สวนหัว) มีสมบัติละลายน้ํา 2) สวนท่ีไมชอบน้ํา (non-polar tail ) หรือสวนท่ีไมมีข้ัว คือ สวนท่ีเปนกรดไขมัน เปนสวนหางท่ีไมมีข้ัว (non-polar tail ) ไมละลายน้าํ

เม่ือฟอสโฟลิพิดอยูในน้ําหรือในสารละลายท่ีมีน้ําเปนตัวทําละลาย อาจเกิดเปนโครงสราง 2 ช้ัน โดยหันสวนท่ีไมมีข้ัว (ไฮโดรคารบอน) หันเขาหากัน และสวนท่ีมีข้ัว (หมูฟอสเฟต ) หันเขาหาโมเลกุลของน้ํา

หมูฟอสเฟต

กรดไขมัน

กรดไขมัน

โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 19

Page 20: บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล

ถาฟอสโฟลิพิดมีโมเลกุลขนาดใหญ โครงสราง 2 ช้ันสามารถเช่ือมตอกันเปนวง ดังรูป

โครงสราง 2 ช้ันของฟอสโฟลิพิด โครงสราง 2 ช้ันสามารถเช่ือมตอเปนวง

โมเลกุลฟอสโฟลิพิดท่ีมี 2 สวน เปนองคประกอบของเยื่อหุมเซลล โดยมีโมเลกุลฟอสโฟลิพิด หนา 2 ช้ัน เรียงตัวกัน สวนไขมัน (ไมชอบน้ํา) อยูดานในและประกบกัน สวนชอบน้ําอยูดานนอก ทําใหเยื่อหุมเซลลมีสมบัติเปนเยื่อเลือกผาน คือยอมใหสารบางชนิดเขาออกเทานั้น โดย

สารท่ีไมมีข้ัว (ไมชอบน้ํา – พวกไขมัน) และสารละลายไดในไขมัน จะผานเยื่อหุมเซลลไดโดยการแพร สารมีข้ัวตองใชโปรตีนเปนตัวพา หรือใชพลังงานดวย

การแพร การแพรแบบฟาซิลิเทต การแพรโดยใชพลังงาน

เย่ือหุมเซลลพบในเซลลส่ิงมีชีวิตทุกชนิด ทําหนาที่ ควบคุมการผานเขาออกของสารเพราะมีสมบัติเปนเยื่อเลือกผาน ประกอบดวยไขมันและโปรตีนอยูรวมกันเปน Fluid Mosaic Model กลาวคือ โมเลกุลของฟอสโฟลิพิดเรียงกันเปน 2 ช้ัน หันดานมี

ข้ัวซึ่งชอบรวมตัวกับน้ํา (Hydrophilic) ออกดานนอก และหันดานไมมีข้ัวซึ่งไมชอบรวมตัวกับน้ํา (Hydrophobic) เขาขางในและมีการเคลื่อนท่ีไหลไปมาได สวนโปรตีนมีลักษณะ เปนกอน (Globular) ฝงหรือลอยอยูในช้ันไขมัน และอาจพบคารโบไฮเดรตเกาะท่ีผิวโปรตีนดวย

โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 20

Page 21: บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล

3.3 ไข (Wax) เปนลิพิดท่ีพบท้ังพืชและสัตว เปนของแข็งและไมละลายน้ํา พบเปนสารเคลือบเสนผม ขนนก และขนสัตวตาง ๆ

ทําใหมีลักษณะเปนเงาและเพื่อปองกันการสูญเสียน้ํา ไขยังขับจากหูท่ีเรียกวาข้ีหู (ear wax) เพื่อปองกันการ กระทบกระเทือนของเยื่อหู นอกจากนี้ยังมีไขท่ีขับออกจากตอไขมันใตผิวหนังเพื่อปองกันการระเหยของน้ํา ทําใหผวิหนังมีความชุมช้ืนอยูเสมอ ในพืชมักพบเปนสารเคลือบผิวของใบไมและเปลือกไมเพื่อปองกันการสูญเสียน้ํา องคประกอบของ ไข

ไขเปนเอสเทอร ท่ีเกิดจากกรดไขมัน กับแอลกอฮอลท่ีมีโซยาว สวนท่ีมาจากกรดไขมันจะมีจํานวนอะตอมคารบอนเปนเลขคู ระหวาง 14 – 36 อะตอม สําหรับสวนท่ีมาจากแอลกฮอลมีจํานวนอะตอมคารบอนเปนเลขคูเชนกัน ระหวาง 16 – 30 อะตอม ตัวอยางท่ีพบมากในชีวิตประจําวัน ไดแก ข้ีผึ้ง (เกิดจาก กรดไขมัน (กรดปาลมิติก) กับ แอลกอฮอล (ไมริคอล)

เขียนสมการแสดงการเกิดปฏิกิริยาไดดังนี้

ไขเปนของแข็งท่ีมีจุดหลอมเหลวตํ่า มีหลายชนิด ข้ึนอยูกับชนิดของกรดและแอลกอฮอลท่ีเปนองคประกอบ ไขทุกชนิดไมละลายน้ํา ไขท่ีพบมักเคลือบอยูท่ีผิวของใบไมหรือผลไม และท่ีผิวหนังหรือขนสัตว ทําหนาท่ีหลอลื่น

หรือ ปองกันการสูญเสียน้ํา ปจจุบันมีการนําไขมาเคลือบผิวผลไมเพื่อชวยยืดอายุในการเก็บรักษา

3.4 สเตอรอยด (Steroid) สเตอรอยด เปนกลุมของลิพิด ท่ีมีโครงสรางเฉพาะ

ประกอบดวยโครงสรางพื้นฐานท่ีเปนคารบอน 6 เหลี่ยม (3วง) และ คารบอน 5 เหลี่ยม ( 1 วง) เช่ือมตอกัน ดังรูป

สเตอรอยด มีสมบัติไมละลายน้ํา แตละลายในไขมันและตัวทําละลายอินทรีย เชน เอทิลแอลกอฮอลหรือเอทานอล เปนตน สารประเภทสเตอรอยด มีหลายชนิด แบงเปนกลุมได ดังนี้

1) คอเลสเทอรอล (Cholesterol) ประโยชนของคอเลสเตอรอล เปนกลุมไขมันท่ีเปนสาร ไมมีสี ไมมีกลิ่น และไมละลายน้ํา มักพบในสัตว เปนสิ่งจําเปนตอชีวิต เนื่องจากรางกายตองใชเปนสวนประกอบของโครงสรางของผนังเซลล และเปนสวนประกอบท่ี

สําคัญของฮอรโมน เชน estrogen progesterone , testosterone , aldosterone และ cortisol นอกจากนั้น cholesterol ยังใชในการสรางวิตามินดี และน้ําดีสําหรบัยอยไขมันในอาหาร เปนตน จะพบวา คอเลสเตอรอลเปนสวนประกอบของเซลลผิว ฮอรโมนและอยูในกระแสเลือด

รางกายของคนเราได cholesterol จากสองแหลงคือ จากอาหารท่ีเรารับประทาน เชนเครื่องใน เนื้อ นม ไขมันท่ีเรารับประทานเขาไปจะไปสะสมในตับ จากการสรางของตับ

โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 21

โครงสรางของคอเลสเตอรอล

Page 22: บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล

แมวาคอเลสเตอรอลจะมีความจําเปนสําหรับการดํารงชีวิต แตถามีปริมาณมาก จะสะสมและเกาะท่ีผนังเสนเลือด

ทําใหเกิดการอุดตันของเสนเลือด ถาเกิดกับเสนเลือดใหญท่ีนําเลือดเขาสูหัวใจ จะทําใหเกิดโรคหัวใจขาดเลือดซึ่งอาจทําใหเสียชีวิตได คอเลสเตอรอล แบงเปน 2 ชนิด

LDLs คือ Low-density lipoproteins ทําหนาท่ีขนสงคอเลสเตอรอล ไปเก็บไวตามเซลลตาง ๆ เพื่อนําไปผลิตฮอรโมน หรือไปสรางผนังเซลล สําหรับคอเลสเตอรอลสวนท่ีเกินความตองการ LDLs จะนําไปเกาะไวตามผนังเสนเลือดแดง และเม่ือมีการสะสมเพิ่มข้ึนเรื่อยๆ จะทําใหเสนเลือดแดงตีบลง ในท่ีสุดจะเกิดการอุดตันของเสนเลือดแดง ทําใหเซลลบริเวณนั้นขาดเลือดไปหลอเลี้ยงทําใหเซลลตาย จึงเรียก LDLs วาคอเลสเตอรอลชนิด "ราย" พบในอาหารจาํพวกไขมันอิ่มตัว (saturated fat) เชน ไขมันสัตว ไข เนย ชีส ไอศกรีม เคก คุกกี้ เปนตน HDLs คือ High-density lipoproteins ทําหนาท่ีขนสงคอเลสเตอรอลไปยังตับ และขับออกจากรางกายผานทางน้ําดี เนื่องจาก HDLs ทําหนาท่ีกําจัดคอเลสเตอรอลสวนเกิน จึงเรียกวาคอเลสเตอรอลชนิด " ดี" รางกายสังเคราะห และพบในอาหาร เชน ถั่วและธญัพืช เปนตน

คอเลสเตอรอลมีผลตอหัวใจอยางไร เซลลตางๆ เม่ือไดรับคอเลสเตอรอล เพียงพอแลว ก็จะหยุดการรับคอเลสเตอรอล ทําให LDLs ตองนําคอเลสเตอรอลสวนเกินไปเกาะอยูตามผนงัของเสนเลือดแดง ทําใหหลอดเลือดแดงตีบลงเรื่อยๆ สงผลใหการไหลของเลือดไปเลี้ยงเซลลบริเวณนั้นลดลง และถาหลอดเลือดแดงไปเลี้ยงหัวใจตีบลง เหลือเพียง 30% ของขนาด หลอดเลือดปกติ ก็จะมีอาการเจ็บหนาอก ซึ่งเรียกวา " angina" ซึ่งมักแสดงอาการเม่ือหัวใจตองการออกซิเจนเพิ่มข้ึน หลังจาก เหน็ดเหนื่อยจากการออกกําลังกาย กรณีท่ีเลือดไปเลี้ยงหัวใจบางสวนถูกตัดขาดโดยสิ้นเชิง จะทําใหเซลลบริเวณนั้นตาย และ อาการหัวใจลมเหลว ( hart attack) อาจปรากฎข้ึน และถาเซลลของหัวใจถูกทําลายมาก ก็อาจเปนสาเหตุใหเสียชีวิตได --------------------ดังนั้น หากรางกายมี LDLs มากเกินไป จะเส่ียงตอการเปนโรคหัวใจสูง---------------------------------------- 2) ฮอรโมนอะดรีโนคอรติคอยด

เกี่ยวของกับกระบวนการควบคุมสมดุลของน้ํา รวมท้ังกระบวนการเผาผลาญโปรตีน และคารโบไฮเดรต ตัวอยางเชน คอรติซอล จะทําหนาท่ีชะลอการสรางโปรตีน เปนตน 3) ฮอรโมนเพศ

ฮอรโมนเพศชาย ท่ีสําคัญท่ีสุด คือ เทสโทสเตอโรน (Testosterone) ทําหนาท่ีควบคุมการเจริญเติบโตของอวัยวะสืบพันธุ รวมท้ังการพัฒนาโครงสรางกลามเนื้อและเสียงของเพศชาย

ฮอรโมนเพศหญิง ไดแก 1) โพรเจสเทอโรน (progesterone) ทําหนาท่ีควบคุมเยื่อบุผนังมดลูกในระหวางท่ีมี การต้ังครรภหรือมีประจําเดือน 2) เอสโตรเจน (estrogen) ทําหนาท่ีควบคุมการเจริญเติบโตของอวัยวะเพศและ แสดงลักษณะเพศหญิง รวมท้ังควบคุมการหลุดลอกของเยื่อบุมดลูกกอนและหลังมีประจําเดือน โครงสราง มีดังนี้

Testosterone Progesterone

4) กรดน้ําดี - ผลิตจากคอเลสเทอรอลท่ีตับ และเก็บสะสมไวท่ีถุงน้ําดี กรดน้ําดีท่ีสําคัญ ไดแก กรดโคลิก ซึ่งทําหนาท่ีชวยยอยไขมัน ในลาํไสเล็ก และยังชวยละลายคอเลสเตอรอลท่ีอยูในอาหารไดดวย จึงเปนสารท่ีมีสวนชวยกําจัดคอเลสเทอรอลในรางกาย

โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 22

Page 23: บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล

กรดนิวคลิอิก (Nucleic acid) เปนสารอินทรียท่ีมีความสําคัญของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด พบครั้งแรก โดย ฟรีดิช มิเซอร

(Friedrich Miescher) ในป ค.ศ.1870 (พ.ศ. 2413) และต้ังช่ือวา นิวคลีอิน (Nuclein) ตอมา เม่ือพบวา มีสภาพเปนกรด จึงไดช่ือวา กรดนิวคลีอิก

กรดนิวคลีอิก (nucleic acid) คือสารพันธุกรรม (genetic material) ซึ่งมีคุณสมบัติท่ีสําคัญ คือ (1) เปนสารพันธุกรรมท่ีสามารถถายทอดจากพอแมไปสูลูกหลานในรุนตอไปได (2) ทําหนาท่ี เกี่ยวของกับกระบวนการจําลองดีเอ็นเอ (DNA replication) ในกระบวนการแบงเซลล (cell division) (3) ทําหนาท่ีถายทอดขอมูลพันธุกรรมโดยผานอารเอ็นเอ (RNA)

มีหลายการทดลองที่ยืนยันวากรดนิวคลิอิค มี 2 ชนิด deoxyribonucleic acid (DNA) และ ribonucleic acid (RNA) กรดนิวคลีอิกเปนสารอินทรียโมเลกุลใหญและซับซอนมาก ประกอบดวยหนวยยอยตาง ๆ มาเรียงตอกัน หนวยยอยนี้ เรียกวา นิวคลีโอไทด กรดนิวคลีอิกจัดเปนพอลิเมอร เม่ือถูกไฮโดรไลซแลว จะใหมอนอเมอร เรียกวา นิวคลีโอไทด

โครงสรางของนิวคลิโอไทด มี 3 สวน ดังนี ้ 1. ไนโตรเจนเบส (Nitrogenous base) เปนเบสท่ีเปนวงและมีธาตุไนโตรเจนเปนองคประกอบ แบงออกเปน 2 กลุม คือ 1.1) พิวรีน (Purine) เบสท่ีมีวงแหวน 2 วง มี 2 ชนิด คือ อะดีนีน (Adenine หรือใชอักษรยอ A) กวานีน (Guanine หรือใชอักษรยอ G) 1.2) ไพริมิดีน (Pyrinidine) เปนเบสท่ีมีวงแหวน 1 วง มี 2 ชนิด เชนกันคือ ไทมีน (Thymine) หรือใชอักษรยอ T) ไซโทซีน (Cytosine หรือ ใชอักษรยอ C)

2. น้ําตาลโมเลกุลเดี่ยว (Monosaccharide) ท่ีมีคารบอน 5 อะตอม (Pentose sugar) ไดแก 2.1) น้ําตาลไรโบส (Ribose sugar) มีสูตร C5H10O5 2.2) น้ําตาลดีออกซีไรโบส (deoxyribose sugar) มีสูตร C5H10O4 ซึ่งมีออกซิเจนนอยกวาน้ําตาลไรโบส 1 อะตอม

3. หมูฟอสเฟต (Phosphate group)

โครงสรางของนิวคลีโอไทด มีลักษณะ ดังนี้

สรุป โครงสรางของนิวคลิโอไทด มีหลายแบบ ข้ึนอยุกับชนิดของเบสและน้ําตาล นิวคลิโอไทด (หนวยยอย) หลายหนวยมารวมกัน เรียก กรดนิวคลิอิก

4. กรดนิวคลิอกิ โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 23

Page 24: บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล

กรดนิวคลีอิกถูกคนพบคร้ังแรกในนิวเคลียสของเซลล มี 2 ชนิด คือ DNA ( Deoxyribonucleic acid ) และ RNA

( Ribonucleic acid ) 1) กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (deoxyribonucleic acid, DNA )

พบในโครโมโซม (สารพันธุกรรมในรางกายท่ีเปนตัวกําหนดลักษณะตางๆ เชน สีตา สผีิว ความสูง เปนตน) เปนตัวสาํคัญในการถายทอดพันธุกรรมในสิ่งมีชีวิต มีช่ือวิทยาศาสตรวา กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (ตัวยอ DNA)

พบในนิวเคลียสของเซลลของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ไดแก คน สัตว พืช เช้ือรา แบคทีเรีย และ ไวรัส ( ไวรัส จะไมถูกเรียกวาสิ่งมีชีวิตเปนเพียงอนุภาคเทานั้น) เปนตน

DNA บรรจุขอมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตชนิดนั้นไว ซึ่งมีลักษณะท่ีผสมผสานมาจากสิ่งมีชีวิตรุนกอน ซึ่งก็คือ พอและแม และ สามารถถายทอดไปยังสิ่งมีชีวิตรุนถัดไป ซึ่งก็คือ ลูกหลาน

หนาท่ีหลัก คือ เก็บรักษาและถายทอดขอมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตแตละชนิด

2) กรดไรโบนิวคลีอิก (ribonucleic acid ,RNA) พบในไรโบโซม และในไซโตพลาสซึม มีหนาท่ีเกี่ยวของกับการสรางโปรตีน เกิดจากการคัดสําเนาขอมูลจากดีเอ็นเอ โดย RNA จะทําหนาท่ีเหมือนแมแบบสําหรับแปลขอมูลจากยีน

(หนวยพันธุกรรมท่ีอยูบนโครโมโซม) ไปเปนขอมูลในการสังเคราะหโปรตีนในโปรตีน โดย ทําหนาท่ีเปนรหัสพันธุกรรมท่ีใชในการสังเคราะหโปรตีน ทําหนาท่ีในการนํากรดอะมิโนตางๆ ไปยังไรโบโซม ซึ่งเปนแหลงท่ีมีการสังเคราะหโปรตีน ในไซโทพลาซึม ทําหนาท่ีเปนองคประกอบของไรโบโซมโดยอารเอ็นเอรวมกับโปรตีนกลายเปน หนวยของไรโบโซม

หนาท่ีหลัก คือ การถายทอดขอความทางพันธุกรรมจาก DNA ไปเปนโปรตีน

โครงสรางของ DNA และ RNA DNA มีโครงสรางคลาย RNA ประกอบดวยนิวคลีโอไทดเรียงตอกันดวยพันธะฟอสโพไดเอสเทอรเปนโพลีนิวคลีโอไทด แตองคประกอบนิวคลีโอไทดแตกตางกันท่ีน้ําตาล และเบส โดย น้ําตาลของ DNA คือ น้ําตาลดีออกซีไรโบส สวน น้ําตาล ของ RNA เปนน้ําตาลไรโบ สวนเบสใน RNA มียูราซิล (u) มาแทนไทมีน(T)

โครงสราง DNA อยูในรูปเกลียวคูเวียนขวา โดยนิวคลิโอไทด 2 สาย เรียงตัวในแนวตรงขามกัน สายหนึ่งอยูในทิศทาง 3’ ไป 5’ อีกสาย

ในทิศทาง 5’ ไป 3’ (คลายบันได บิดไปทางขวา) โดยราวบันไดแตละขางคือ นิวคลิโอไทด (ประกอบดวย น้ําตาลดีออกซีไรโบส , หมูฟอสเฟต และเบส) ดังรูป

และ ราวบันไดท้ัง 2 ขาง (นวิคลิโอไทด) ถูกเช่ือมดวยเบส โดย เบส A (พิวรีน) เช่ือมกับเบส T (ไพริดีน) (ดวยพันธะคู) เบส G (พิวรีน เช่ือมกับเบส C (ไพริดีน) ดวยพันธะสาม)

โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 24

Page 25: บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล

โครงสราง RNA อยูในรูปเกลียวเด่ียว เวียนขวา การสังเคราะห RNA อาศัย DNA สายหนึ่งเปนตนแบบ ซึ่งมีข้ันตอนดังนี้

(1) พอลินิวคลีโอไทดสองสายของดีเอ็นเอคลายเกลียวแยกจากกันบริเวณท่ีจะมีการสังเคราะห RNA (2) นํานวิคลีโอไทดของ RNA เขาจับกับเบสของ DNA แตใน RNA ไมมีไทมีน(T) มียูราซิล (U) แทน (3) การสังเคราะห RNA เริ่มจากปลาย 3’ไปยังปลาย 5’ของ DNA โมเลกุลของ RNA จึงเริ่มจากปลาย 5′ ไปยังปลาย 3′ ข้ันตอนการสังเคราะห RNA โดยมี DNA เปนแมพิมพนี้ เรียกวา ทรานสคริปชัน(transcription) รูปแสดงการถอดรหัส (ทรานสคริปชัน) ของ RNA)

โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 25

Page 26: บทที่ 13 สารชีวโมเลกุล

ขอแตกตางระหวาง DNA กับ RNA DNA RNA

นิวคลิโอไทด น้ําตาลเพนโทส เบส พิวรีน

ไพริมิดีน

น้ําตาลดีออกซีไรโบส

อะดีนีน (A), กวานีน (G) ไทมีน (T) , ไซโทซีน (C)

น้ําตาลไรโบส

อะดีนีน (A) , กวานีน (G) ยูราซิล (U), ไซโทซีน (C)

สวนประกอบนิวคลิโอไทด น้ําตาลดีออกซีไรโบส + หมูฟอสเฟต + เบส น้ําตาลไรโบส + หมูฟอสเฟต + เบส

การจับคูของเบส พิวรีน +ไพริมิดีน ดังนี ้A + T G + C

พิวรีน +ไพริมิดีน ดังนี้ A + U G + C

แหลงที่พบมาก นิวเคลียส ไรโบโซม,ไซโทพลาสซึม แหลงที่พบนอย ไมโทคอนเดรีย นิวเคลียส

ลําดับของเบสบน DNA ซ่ึงถายทอดไปยัง RNA ในการสังเคราะหโปรตีน

โดย อรณี หัสเสม : เรียบเรียง 26