01402311 ชีวเคมี I - Pirun Web Serverpirun.ku.ac.th/~faasptps/01402311.pdf ·  · 2011-11-21• สารที่พบในสิ่ีชีวิตงมเรียกว

01402311 ชวเคม I

Biochemistry I

คาอธบายรายวชา

01402311 ชวเคม I (Biochemistry I) 2(2-0)

พนฐาน: 01403221 หรอ 01403223 หรอเรยนพรอมกน

เซลลและองคประกอบของเซลล โครงสรางและหนาทของนาในกระบวนการทาง

ชวเคมในเซลล สารละลายบฟเฟอร โครงสราง สมบต หนาทของคารโบไฮเดรท

โปรตน กรดนวคลอก ลพด เอนไซมและโคเอนไซม และการประยกต

Cells and cell components; structure and functions of water in cellular

biochemical processes; buffer solutions; structure, properties, functions of

carbohydrates, proteins, nucleic acids, lipids, enzymes and coenzymes; and

applications.

เนอหารายวชา

• บทนา เซลล นา บฟเฟอร (3 ชวโมง) อ.พทธพร สองศร 11%

• คารโบไฮเดรต (5 ชวโมง) อ.ชยวฒน วามวรรตน 17%

• โปรตน (5 ชวโมง) อ.พรมา พรยางกร 17%

• เอนไซมและโคแฟกเตอร (4 ชวโมง) อ.พรมา พรยางกร 13%

• ลพด (5 ชวโมง) อ.ชยวฒน วามวรรตน 16%

• กรดนวคลอก (5 ชวโมง) อ.พรมา พรยางกร 16%

บทนา เซลล นาและบฟเฟอร

• ชวเคม เรยนเกยวกบอะไร

• เซลลชนดโปรคารโอตและยคารโอต

• เซลลพช เซลลสตว เซลลจลนทรย

• หนาทของออรแกเนลล

• ความสาคญของนาตอสงมชวต

• องคประกอบและหนาทของบฟเฟอรในสงมชวต

ชวเคม คอ อะไร?

• ชวเคม เปนวชาทวาดวยการศกษาโครงสราง องคประกอบและหนาท

ของสารทพบในสงมชวต ในระดบโมเลกล

• ตางจากเคมอนทรย ตรงทเคมอนทรยสนใจศกษาสารประกอบของ

คารบอนทกชนด แตชวเคมศกษาลงรายละเอยดเฉพาะสารทพบใน

สงมชวตเทานน

• สารทพบในสงมชวต เรยกวา สารชวโมเลกล

เนอหาของวชาชวเคม

1. ระดบโมเลกล (Molecular level)

องคประกอบทางเคมของสงมชวต ทเรยกวา “สารชวโมเลกล” ไดแก Carbohydrate,

Lipid, Protein, Nucleic acid, Vitamin, Hormone เปนตน เคมของสารพนธกรรมและ

กระบวนการถายทอดทางพนธกรรม

2. ระดบเมแทบอลซม (Metabolism level)

ศกษาการเปลยนแปลงชวโมเลกลตางๆ ในสงมชวต โดยมเอนไซมเปนตวเรงปฏกรยา ม

ทงกระบวนการสราง(Anabolism) และกระบวนการสลาย (Catabolism)

3. ระดบควบคม (Regulatory level)

ศกษากระบวนการตางๆ ทควบคมเมแทบอลซมในสงมชวต เพอรกษาสมดลของรางกาย

ในวชาในวชา 0140231101402311 ชวเคมชวเคม I I นน จะเนนหนกเนอหาขอแรกจะเนนหนกเนอหาขอแรก

ตนกาเนดของวชาชวเคม

• การสงเคราะหยเรยของ Wohler

• การหมกนาตาลดวยสารสกดจากยสตของ Buchners

• การตกผลกเอนไซมยรเอสของ Sumner

• การคนพบโครโมโซมของ Flemming

• การศกษาองคประกอบของยนโดย Mendel

• การแยกกรดนวคลอกของ Meischer

• โครงสรางดเอนเอของ Watson กบ Crick

ค.ศ.1828: การสงเคราะหยเรยของ Wohler

Friedrich Wöhler

The first organic compound to be synthesised from

inorganic starting materials.

"I must tell you that I can make urea without the use of kidneys, either man or dog.

Ammonium cyanate is urea."

This synthesis undermined the Vitalism Theory, by showing that

organic compounds could be synthesized from inorganic materials.

การหมกนาตาลดวยสารสกดจากยสตของ Buchners

The winner of the 1907 Nobel Prize

in Chemistry for his work on fermentation.

EduardEduard BuchnerBuchner

การตกผลกเอนไซมยรเอสของ Sumner

James BJames B. . Sumner Sumner

การคนพบโครโมโซมของ Flemming

German anatomist Walter Flemming recognized and explored the fibrous network within the nucleus, which he termed chromatin. (Flemming

had actually discovered the chromosome)

Drawing of mitosis by Walther Flemming. (F. C. W. Vogel, Leipzig, 1882).Reproduced from Flemming, W. Zellsubstanz, Kern und Zelltheilung

การศกษาองคประกอบของยนโดย Mendel

การแยกกรดนวคลอกของ Meischer

• Friedrich Miescher, The man who discover DNA.

• Miescher carried out for the isolation, analysis and

characterization of DNA.

Johannes Friedrich Johannes Friedrich MiescherMiescher

โครงสรางดเอนเอของ Watson กบ Crick

James Watson and Francis Crick,James Watson and Francis Crick,

crackers of the DNA code, in 1959crackers of the DNA code, in 1959

วชาชวเคมเกยวของกบวชาเหลาน

• เคมอนทรย เพอศกษาสมบตของสารชวโมเลกล

• Biophysics ประยกตใชเทคนคทางฟสกสในการศกษาสารชวโมเลกล

• งานวจยทางการแพทย เกษตรและอตสาหกรรม

• โภชนาการ

• จลชววทยา

• สรรวทยา ชววทยาของเซลล และพนธศาสตร

วชาพนฐานกอนเรยนวชาชวเคม

1. เคม ☺ อะตอมของสารชวโมเลกล เชน C,H,O,N,P

☺ หมฟงกชนนอล

☺ กรด เบส สารละลายบฟเฟอร

☺ ความสมมาตร และสเตอรโอเคม

2. ชววทยา เซลลและออรกาเนลล

วฏจกรชวต

นเวศวทยา

3. ฟสกส แรง และการเคลอนท

พลงงาน ไฟฟา ความรอน

มวล นาหนก

เซลล

• เซลลโปรคารโอตและยคารโอต แตกตางกนอยางไรบาง

• เซลลพชและเซลลสตว แตกตางกนอยางไรบาง

• ในออรแกเนลแตละชนด พบสารชวโมเลกลประเภทใดบาง

โปรคารโอต (Prokaryotic)

• ไมมเยอหมนวเคลยส

• ไดแก แบคทเรย

• แฟลกเจลลา ชวยในการเคลอนท

• พไล ทางผานเขา-ออกของ DNA ขณะผสมพนธ

ยคารโอต

• มนวเคลยสชดเจน

• ดเอนเออยภายในนวเคลยส

• ไดแก สตว พช โปรโตซว เชอรา

1. prokaryotic cell 2. eukaryotic cell

พบเฉพาะใน Kingdom Monera

(แบคทเรย, สาหรายสเขยวแกมนาเงน)

ไมมนวเคลยสแทจรง, ไมมเยอหมนวเคลยส

สารพนธกรรมอยในบรเวณทเรยกวา

nucleoid

ไมม organelles ทมเยอหม

พบใน

Kingdom Protista (สาหรายทวไป, โปรโต

ซว)

Kingdom Fungi (เหด, รา, ยสต)

Plantae (สาหรายทวไป, พช)

Animalia (สตว)

มนวเคลยสทแทจรง, หมดวยเยอหม

นวเคลยส

สารพนธกรรมอยในนวเคลยส

ภายใน cytoplasm ประกอบดวย cytosol

และม organelles ทมเยอหม

เซลลสตว

• ลกษณะเดนมอะไรบาง

เซลลพช

• ลกษณะเดนมอะไรบาง

เปรยบเทยบเซลลพชกบเซลลสตว

• ออรแกเนลทพบทงในพชและสตว

• ออรแกเนลทพบเฉพาะในพช

• ออรแกเนลทพบเฉพาะในสตว

http://www.cellsalive.com/cells/cell_model.htm

Cell Animation

A plant cell

An animal cell

ประเภทของสารชวโมเลกลในออรแกเนลล

• พบคารโบไฮเดรตทไหน

• โปรตน

• ลพด

• กรดนวคลอก

นา

• นาจดเปนสารชวโมเลกลหรอไม อภปราย ?

• นาจาเปนตอสงมชวตในแงใดบาง

- พนธะไฮโดรเจน- จดเดอดสง- ขยายตวเมอเปนของแขง ทาใหนาแขงลอยนาได- ละลายสารตางๆ ไดดมาก

เปรยบเทยบนากบสารทไมมพนธะ H

การเกดพนธะไฮโดรเจนในโมเลกลนา

สาร hydrophilic

ไดแก

- สารทแตกตวเปนไอออน เชน เกลอแกง

- สารทสามารถเกดพนธะไฮโดรเจนกบนาได เชน นาตาลทราย

The coating also has a hydrophilic property that makes water droplets spread out, or sheet, across the surface of the glass.

สาร hydrophobic

ไดแก

- สารทไมแตกตวเปนไอออน และไมเกดพนธะไฮโดรเจนกบนา

- ไมเปยกนา ไมละลายนา เชน นามนพช ไขมนสตว

- สารนอนโพลาร

สาร amphipathic

ไดแก

- สารทมสวนหนงเปน hydrophilic อกสวนหนงเปน hydrophobic

- เชน กรดไขมนและ detergents (สวนไหนเปนอะไร อภปราย)

ตวอยางสาร amphipathic

Membrane Structure

เกลอละลายนาไดอยางไร

• เกลอแตกตวเปนไอออน มไอออนบวกกบไอออนลบ

• Na+ ถกโมเลกลของนาลอมไว โดยหนดาน O เขาหา เพราะ O ม

สภาพเปนขวลบ

• เหตใด O จงมสภาพเปนขวลบ : เพราะ O ดงอเลกตรอนเขาหาตวมน

ไดดกวา H จงแยงอเลกตรอนไปจาก H

• อภปรายสาเหตท Cl- ถกโมเลกลนาลอมไว โดยหน H เขาหา

นาตาลทรายละลายนาไดอยางไร

• นาตาลทรายแตกตวเปนไอออนใชหรอไม

• นาตาลทรายเกดพนธะไฮโดรเจนกบนาไดหรอไม

• ถาได เพราะนาตาลทรายมหมอะไรอยในโมเลกล : หม –OH

• นาตาลทรายกระจายตว (ไมใชแตกตว) แลวถกโมเลกลของนาลอมไว

physiological pH

• คอ คา pH ทพบภายในเซลลสวนใหญ• ถาจะทาการทดลองในหลอดทดลอง สวนมากตองปรบคา pH ใหได

ใกลเคยงกบ physiological pH• มคาอยในชวง pH 6.8-8.0• ในการทดลอง ตองใชสารละลายบฟเฟอรเปนตวปองกนไมให pH

เปลยนแปลงมากเกนไป

• ในรางกายมนษย ใช bicarbonate และ phosphate เปนบฟเฟอร

http://www.waterontheweb.org/under/waterquality/pH.html

สมการ Henderson-Hasselbalch

pH = pKa + log

ใชในการเตรยมสารละลายบฟเฟอร ใหมความเขมขนและคา pH ทตองการ

[A-][HA]

การเตรยมสารละลายบฟเฟอร

• ตองการสารละลายบฟเฟอร pH เทาใด ตองเลอกกรดออนทมคา pKa

ไมตางจาก pH นนๆ เกน 1 จงจะมประสทธภาพด

• ดคา pKa จากตารางได

• แทนคาลงในสมการ Henderson-Hasselbalch

ตวอยาง ตองการเตรยมบฟเฟอร pH 4.00

• กรดออนทมคา pKa ใกลเคยง 4.00 คอกรดฟอรมก (3.75)

• ใชกรดอะซตก (pKa = 4.76) แทนดหรอไม อภปราย

• ลองฝกคานวณดดวยตนเอง

• ถาใชกรดฟอรมกความเขมขน 0.1 M จะตองใช sodium formate

ความเขมขนเทาใดในปรมาตรเทากน มาผสมกน จงจะไดสารละลาย

บฟเฟอร pH = 4.00 ตามตองการ (Ans. = 0.178 M)

• ในทางปฏบต ไตเตรตกรดฟอรมก 0.1 M ใหได pH 4.00 ดวย NaOH

กได ใชหรอไม

The endThe end

Blog Biochem

www.gotoknow.org/blog/biochem

ตอนท I จงเลอกคาตอบทถกตองทสด แลวกาลงในกระดาษคาตอบหนาถดไป (20 ขอ คดเปน 10 %) 1. สารในขอใด ไมจดเปนสารชวโมเลกล ตามนยามทนสตไดเรยนในวชาชวเคม ก. collagen ข. benzene

ค. α-amylase ง. cellulose 2. สารชวโมเลกลทพบมากบรเวณ cell membrane ก. phospholipids ข. peptidoglycan

ค. glycoside ง. lignin 3. Wöhler เปนผบกเบกวชาเคมอนทรย โดยการสงเคราะหสารในขอใดขนมา ก. ammonium cyanate ข. ribose

ค. urea ง. ethanol 4. Buchner หมกนาตาลโดยใชสารสกดจากยสต เปนการพสจนวา ก. การหมกไมตองการออกซเจน ข. การหมกตองใชนาตาล

ค. การหมกเกดจากเอนไซม ง. สงเคราะห ethanol ในหลอดทดลองได 5. สารประกอบฟอสเฟตท Meischer แยกออกมาไดจากนวเคลยสนน ปจจบนทราบวามนคอ ก. DNA ข. โปรตน

ค. phospholipids ง. ATP 6. การตกผลก urease โดย Sumner ชวยพสจนวา ก. ของเสยไนโตรเจนจากรางกายอยในรปยเรย ข. เอนไซมเปนโปรตน ค. โปรตนสามารถตกผลกได ง. สารชวโมเลกลตองมคารบอนเปนองคประกอบ 7. ไวรสชนดหนงมเสนผาศนยกลาง 100 nm มขนาดเลกกวา ไขกบ (เสนผาศนยกลาง 2 mm) ประมาณกเทา ก. 1,000 เทา ข. 2,000 เทา

ค. 10,000 เทา ง. 20,000 เทา 8. ไมโตคอนเดรย มขนาดประมาณ ก. 1 μm ข. 1 nm

ค. 0.1 mm ง. 1 Å9. ขอใด ไมพบในเซลล prokaryote ก. ribosome ข. cell membrane

ค. nuclear membrane ง. cell wall 10. ขอใด เปนลกษณะเดน มขนาดใหญในเซลลพช แตไมคอยพบในเซลลสตว ก. cell wall ข. lysosome

ค. vacuole ง. chloroplast 11. ขอใด เปน organelle ทพบเฉพาะในเซลลสตว แตในเซลลพชใช organelle อนทาหนาทนแทน ก. cell membrane ข. ribosome

ค. Golgi complex ง. lysosome 12. organelle ตอไปน พบกรดนวคลอกเปนองคประกอบ ยกเวนขอใด ก. endoplasmic reticulum ข. ribosome

ค. chloroplast ง. mitochondria 13. องคประกอบของเซลลทเปน carbohydrate ก. cell wall ของพช ข. cell membrane ของพช

ค. cell membrane ของ fungi ง. cell membrane ของสตว 14. พวก mycoplasma จดเปนแบคทเรยทขาดองคประกอบใด ก. nucleus ข. ribosome

ค. cell wall ง. genome 15. ตวอยางของสาร amphipathic คอ ก. palmitic acid ข. acetic acid

ค. galactose ง. นามนถวเหลอง

16. พนธะไฮโดรเจน ไมเกยวกบสมบตขอใดของนา ก. จดเดอดสง ข. เปนนาแขงแลวลอยนา

ค. ละลายนาตาลไดด ง. แตกตวไดนอยมาก 17. ขอใดจดเปนสารนอนโพลาร ก. fructose ข. นามนทานตะวน

ค. phospholipids ง. ethanol 18. สวนทตางกนระหวางกลไกในการละลายของเกลอกบนาตาล คอขอใด ก. พนธะไฮโดรเจน ข. การเขาลอมของโมเลกลนา

ค. การแตกตวของตวถกละลาย ง. การมขว 19. สารในขอใดมคา pH ไมอยในชวง physiological pH ก. นายอยจากตบออน ข. เหงอ

ค. นาตา ง. นายอยในกระเพาะอาหาร 20. เหตผลหลกทนยมใชฟอสเฟตบฟเฟอรในการทดลองทางชวเคม ก. มคา pH เปนกลาง ข. ราคาถก

ค. ไมตกตะกอนเมอแชตเยน ง. เตรยมงาย

เฉลยอยหนาถดไปครบ

กระดาษคาตอบตอนท I เรอง บทนา เซลล นา บฟเฟอร ชอ ______________________________ เลขประจาตว ___________________ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

ก X X X X X X X ข X X X ค X X X X X X ง X X X X