Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
สารชีวโมเลกุล Biomolecule - Coggle Diagram
สารชีวโมเลกุล
Biomolecule
Carbohydrates (glycans)
Oligosaccharides
เกิดจากน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว 2-10 โมเลกุลเชื่อมต่อกัน ด้วยพันธะไกลโคซิดิก( Glycosidic Bonds)
Disaccharides
Cellobiose
Sucrose
Maltose
Lactose
Polysaccharides
ถูกย่อยโดยเอนไซม์ 3 ชนิด คือ
1.a- amylase อยู่ในน้ำลายย่อย a(1-4) linkages แต่ไม่ย่อยมอลโตส
B- amylase พบในตับอ่อนและข้าวมอลท์ ย่อยโพลีแซคคาไรด์เป็นมอลโตส
a,1- 6 glucosidase ย่อยตรงแขนงของอะไมโลเพคติน
แบ่งตามองค์ประกอบ ได้ 2 ประเภท
1.Homopolysaccharide
ประกอบด้วย monosaccharide ชนิดเดียว เช่น
starch glycogen cellulose
2.Heteropolysaccharide
ประกอบด้วย monosaccharide มากว่าหนึ่งชนิด
คุณสมบัติ
Monosaccharide > 10 molecule ต่อกันด้วย glycosidic bond
ส่วนใหญ่ไม่ละลายน้ำ หรืออยู่เป็นดอลลอยด์
ไม่มีสมบัติในการรีดิวซ์ ไม่มีรสหวาน
Structural polysaccharide
ผนังเซลล์ของแบคทีเรีย
เป็น polysaccharide เรียงขนาน เชื่อมต่อกันด้วยสารเปปไทด์ เรียกว่า peptidoglycan
โพลีแซคคาไรด์โครงสร้างในสัตว์ ได้แก่
มิวโคโพลีแซคคาไรค์ชนิดกรด (Acid mucopolysaccharide)
Hyaluronic acid พบในเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน น้ำหล่อลื่นตามข้อ ตามลูกตา
Chondroitin พบในกระดูกแข็ง กระดูกอ่อน แก้วตา เนื้อเยื่อเกี่ยวพัน
Heparin ป้องกันเลือดแข็งตัว พบมากในปอดตับ ผนังเส้นเลือดใหญ่
Monosaccharides
คุณสมบัติ
เป็นน้ำตาลโมเลกุลเล็กสุด มี OH groups หลายหมู่ขึ้นอยู่กับจำนวน carbons (3=triose, 4=tetrose, 5=pentose, 6=hexose)
มีสูตรอย่างง่าย (empirical formula) คือ (CH2O)n โดย n มีจำนวนตั้งแต่ 3 ขึ้นไป (ที่พบมากคือ 5 และ 6 แต่อาจมีค่าได้ถึง 9)
มีสถานะเป็นของแข็ง ละลายน้ำ และมีรสหวาน
มี 2 ประเภท คือ
น้ำตาลอัลโดส (aldoses)
เป็นน้ำตาลที่มีหมู่คาร์บอกซาลดีไฮด์
เช่น กลูโคส กาแลกโตส และไรโบส
น้ำตาลคีโตส (ketoses)
เป็นน้ำตาลที่มีหมู่คาร์บอนิล
ได้แก่ ฟรุคโตส
มอนอแซ็กคาไรด์ชนิดเฮกโซส แบบคาร์บอนขดเป็นวงแหวน มี 2 ชนิด คือ
ฟูรานโนส (Furanoses)
คือ น้ำตาลเฮกโซสที่คดเป็นวง 5 เหลี่ยม เช่น ฟรุคโตส
ไพรานโนส (Pyranoses)
คือ น้ำตาลเฮกโซสที่คดเป็นวง 6 เหลี่ยม เช่น กลูโคส กาแลคโตส
Derivative of carbohydate
Sugar alcohol
หมู่ aldehyde or ketone ถูกแทนที่ด้วย OH มีรสหวานเช่น Gycerol Inositol Sorbitol
Sugar acid
หมู่ aldehyde at C1, หรือ OH at C6, ถูก oxidized เป็น carboxylic acid; เช่น gluconic acid, glucuronic acid, ascorbic acid
Amino sugar
หมู่ amino แทนที่หมู่ hydroxyl
Sugar deoxy
ไม่พบ O ของหมู่ -OH ที่พบมากคือ
2-deoxyribose เป็นองค์ประกอบของ DNA
Sugar ester
เกิดจากปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชั่น ของโมโนแซคคาไรด์
กรดไขมัน (fatty acid)
การจำแนกประเภทของกรดไขมัน
พิจารณาตามความจำเป็นต่อร่างกาย จำแนกได้เป็น 2 ประเภท
กรดไขมันจำเป็น (essential fatty acid)
เป็นกรดไขมันที่ร่างกายสร้างไม่ได้แต่มีความสำคัญและจำเป็นต่อการดำรงชีวิต มี 2 ชนิด คือ
กรดลิโนเลอิก (inoleic acid)
เป็นสารตั้งต้นของกรดอะราชิโดนิก (Arachidonic acid)
กรดลิโนเลนิก (linolenic acid)
เป็นสารตั้งต้นของกรดไขมันชนิดโอเมกา
ไม่ใช่กรดไขมันจำเป็น (nonessential fatty acid)
เป็นกรดไขมันที่ร่างกายสร้างขึ้นเองได้ เช่น
กรดสเตียริก (stearic acid)
กรดโอเลลิก(oleic acid)
กรดปาลมิติก (palmitic acid)
จำแนกตามโครงสร้างได้ 2 ชนิด
กรดไขมันอิ่มตัว (Saturated fatty acid)
กรดไขมันไม่อิ่มตัว(Unsaturated fatty acid)
กรดไขมันไม่อิ่มตัวที่พบมากที่สุด ได้แก่
กรดโอเลอิก (oleic acid)
กรดไลโนเลอิก (linoleic acid)
กรดไขมันชนิดไม่อิ่มตัว มีสมบัติแข็งตัวยาก จุดหลอมเหลวต่ำ เหม็นหืนง่ายเพราะจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศและความร้อน
แบ่งได้ 2 กลุ่ม
Monounsaturated fatty acid (monoenoic acid)
Polyunsaturated fatty acid (polyenoic acid)
พันธะ C-C ต่อกันด้วยพันธะเดี่ยว และมีพันธะคู่อย่างน้อย 1 พันธะ ส่วนใหญ่อยู่ที่ตำแหน่ง –C9= C10
ชนิดและการเรียกชื่อของไตรกลีเซอไรด์
Mixed triacylglycerol
ประกอบด้วยกรดไขมันมากกว่าหนึ่งชนิด
เรียกชื่อกรดไขมันทุกชนิดพร้อมบอกตำแหน่ง เช่น 1-palmitoleoyl,2-lynoleoyl,3-stearoyl glycerol
Simple triacylglycerol
ประกอบด้วยกรดไขมันชนิดเดียวกัน
เรียกตามชนิดของกรดไขมัน ลงท้ายด้วย -in เช่น tristearin triolein
การศึกษาสมบัติทางเคมีของไตรกลีเซอไรด์
เลขไอโอดีน (lodine Number)
วัดความไม่อิ่มตัวของลิพิด
เลขซาพอนนิฟิเคชัน (Saponification number)
ค่าสูง มีเปอร์เซ็นต์ไตรกลีเซอไรด์ที่มีโซ่สั้นๆ และน้ำหนักโมเลกุลต่ำจำนวนมาก
ปฏิกิริยาไฮโดรลิซีส (Hydrolysis)
การแยกสลายด้วยน้ำของไตรกลีเซอไรด์ ได้กลีเซอรอล และกรดไขมัน
ปฏิกิริยาชาปอนนิฟิเคชัน (Saponification)
ทำปฏิกิริยากับเบสแก่ เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์(NaOH)
ปฏิกิริยาไฮโดรจีเนชัน (Hydrogenetion)
การเติมไฮโดรเจนในกรดไขมันชนิดไม่อิ่มตัวที่ตำแหน่งพันธะคู่
ลิพิดเบ็ตเตล็ด
ไข (wax) หรือขี้ผึ้ง
เป็นเอสเทอร์ของกรดไขมันกับแอลกอฮอล์ที่มีจำนวนคาร์บอนสูง(14-16 C atom) พบตามผิวหนังของสัตว์ เคลือบใบไม้และผลไม้ ไม่ละลายน้ำ
ฟอสโฟลิฟิค (Phospholipid)
เป็นเอสเทอร์ของกลีเซอรอลกับกรดไขมัน 2 กลุ่ม ส่วนกลุ่มที่ 3เป็นกรดฟอสฟอริก ละลายน้ำอยู่ในรูป micell เช่น phosphatidylserine
สฟิงโกลิปิด (Sphingolipids)
รวมกันของสฟิงโกชายน์ (Sphingosine) กับกรดไขมันและหมู่ฟอสเฟต ได้แก่ Sphingomyelin , Cerebroside , Ganglioside
เทอร์พีน (Terpene)
ประกอบด้วย Isopene 2 หน่วย
สเตียรอยด์ (Steroids)
เช่น คลอเรสเตอรอล สเตียรอยด์ฮอร์โมน
ไอโคซานอยด์ (Eicosanoid)
ได้แก่ Prostaglandin Thromboxane Leukotriene
กรดอะมิโน (Amino acids) และ โปรตีน (Proteins)
ปฏิกิริยาของกรดอะมิโนและโปรตีน
Ninhydrin
ใช้ทดสอบกรดอะมิโนและโปรตีน ได้สารเชิงซ้อนสีน้ำเงิน
Sanger's reagent
ใช้ทดสอบกรดอะมิโนและโปรตีน ได้สารสีเหลือง
Dansyl chloride
ใช้ทดสอบกรดอะมิโนและโปรตีน ได้สารเรืองแสงสีเขียวหรือ น้ำเงิน-เขียว
Biuret
ใช้ทดสอบพันธะเปปไทด์ ได้สารสีม่วง
โครงสร้างของโปรตีน
Primary structure (โครงสร้างปฐมภูมิ)
แสดงลำดับการเรียงตัวของกรดอะมิโน
Secondary structure (โครงสร้างทุติยภูมิ)
มีพันธะไฮโดรเจนยึดสายของเพปไทด์
แบบเกลียว (Helix structure)
โครงสร้างแบบพับจีบ (Pleated-sheet structure)
Tertiary structure (โครงสร้างตติยภูมิ)
เป็นก้อนมีทั้งโครงสร้างแบบเกลียวและแบบพับจีบ
Quaternary structure (โครงสร้างจตุรภูมิ)
มีมากกว่า 1 ก้อน
การจำแนกประเภทของโปรตีน
3-Dimensional structure (โครงสร้าง 3 มิติ)
fibrous protein (โปรตีนเส้นใย)
ลักษณะยาว เรียงตัวขนาน ไม่ละลายน้ำ ทนต่อเอนไซม์ เหนียว ทำหน้าที่เป็นโครงสร้าง
เช่น เคราทิน ไฟโบอิน คลอราเจน
globular protein (โปรตีนก้อนกลม)
ค่อนข้างกลม ละลายน้ำ ย่อยสลายง่ายด้วยกรดและเอนไซม์
เช่น เอนไซม์ แอลบูมิน ฮีโมโกลบิน
Function (หน้าที่)
เร่งปฏิกิริยา (Catalysis)
ขนส่ง (Transport)
Hemoglobin ขนส่งออกซิเจนจากปอดไปเนื้อเยื่อ
Lipoprotein ขนส่งไขมันจากตับไปอวัยวะต่างๆ
Transferrin ขนส่งไอออนของโลหะในเลือด
สะสม (storage)
Zein สะสมในเมล็ดพืชเพื่อเลี้ยงต้นอ่อน
Ovalbumin สะสมในไข่ขาว
Casein สะสมในน้ำนม
การเคลื่อนไหว (Movement)
Actin , Myosin การเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อ
Dynein การเคลื่อนไหวของ cilia หรือ Flagella
เสริมโครงสร้าง (Mechanical support)
Collagen เอ็น กระดูก ผิวหนัง
Alpha-keratin เส้นผม ผิวหนัง เขาสัตว์
Fibroin เส้นไหม ใยแมงมุม
ป้องกัน(Defense)
Immunogloburins กำจัดสิ่งแปลกปลอม
Fibrin , Thrombin ช่วยการแข็งตัวของเลือด
ควบคุม(Regulation)
Insulin ควบคุมระดับน้ำตาลในเลือด
ตอบสนองต่อการกระตุ้น (Stress response)
Cytochrome P450 เป็นเอนไซม์ชนิดหนึ่งส่วนใหญ่พบได้ที่ตับและลำไส้ ทำหน้าที่ ออกซิไดซ์โมเลกุลอินทรีย์แปลกปลอมขนาดเล็ก เช่น สารพิษ หรือยา
Metallo thionine ลดพิษของโลหะแคดเมียม ปรอท เงินสารหนู
Heat shock protein กระตุ้นให้โปรตีนกลับหรือทำลายโปรตีนที่เสียหาย เมื่อถูกความร้อนหรือแรงกระตุ้น
composition (องค์ประกอบ)
conjugated protein มีสารอื่นด้วย (prosthetic group)
simple protein มีเฉพาะกรดอะมิโน
การแปลงสภาพของโปรตีน (denaturation of protein)
โครงรูปของโปรตีนผิดไปจากโปรตีนธรรมชาติ จากสาเหตุ ความร้อนสูง แสงยูวี กรดแก่ เบสแก่ ตัวทำละลายอินทรีย์ สารซักฟอก โลหะหนัก แรงกล
ข้อมูลทั้วไป
กรดอะมิโน (Amino acids) ประกอบด้วยราต C H O และN เป็นองค์ประกอบหลัก
กรดอะมิโนที่จำเป็น
Valine, Leucine, Isoleucine, Lysine, Threonine, Methionine, Tryptophan, phenylalanine, Histidine, และที่ทารกสังเคราะห์ไม่ได้คือ Arginine
กรดอะมิโน (Amino acids) เป็นองค์ประกอบของโปรตีนซึ่งเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่พบมากที่สุดของสิ่งมีชีวิต
เอนไซม์(Enzymes)
แบบจำลองการทำงานของเอนไซม์
lock and key model แบบจำลองแบบแม่กุญแจและลูกกุญแจ
ต้องเข้ากันได้พอดี (Fit) ระหว่างโครงรูปของสารตั้งต้น (substrate) กับ บริเวณเร่ง (active site)ของ enzyme เปรียบเหมือนลูกกุญแจ(key) เข้ากันได้พอดีกับแม่กุญแจ (lock)
Induced Fit model แบบจำลองแบบเหนี่ยวนำให้พอดี
ความยืดหยุ่นในโครงสร้างของโปรตีน ทำให้เอนไซม์สามารถเปลี่ยนแปลงรูปร่าง (conformation) ได้
เมื่อ substrate เข้าจับกับ enzyme จะเหนี่ยวนำ (induces) ให้เอนไซม์เปลี่ยนแปลงรูปร่าง โดย active site จะเปลี่ยนแปลงรูปร่างให้พอดีกับ substrate
การจัดประเภทเอนไซม์ Enzymes Classification
สหภาพชีวเคมีนานาชาติ (International union of biochemistry) จำแนกเอนไซม์ตามปฏิกิริยาที่เร่งไว้ 6 กลุ่ม
Oxidoreductase
เร่งปฏิกิริยา Oxidation-reduction (ถ่ายทอดอิเล็กตรอน)
Transferase
เร่งปฏิกิริยาการย้ายหมู่ที่ไม่ใช่ H (เช่น-NH2, -C=O , -CH3)
Hydrolase
เร่งปฏิกิริยาการย่อยสลายด้วยน้ำ
Lyases
เร่งปฏิกิริยาการตัดพันระ C-C, C-S, C-N และเติมหมู่ธาตุเข้าพันธะคู่
Isomerase
เร่งปฏิกิริยาการเปลี่ยนไอโซมอร์
Ligase
เร่งปฏิกิริยาการสร้างพันธะ(C-C, C-S , C-O, C-N )
ปัจจัยที่มีผลต่อการทำงานของเอนไซม์
FACTORS AFFECTING ENZYMES ACTIVITIES
ความเข้มข้นของสารตั้งต้น (Substrate Concentration)
อัตราเร็วของปฏิกิริยจะเพิ่มขึ้น แต่จะถึงจุดอิ่มตัว
ความเข้มข้นของเอนไซม์ (Enzyme Concentration)
อัตราเร็วของปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้น
ความเป็นกรด -ด่าง (pH)
โดยทั่วไป Optimum pH = 5-9
อุณหภูมิ (Temperature)
ส่วนใหญ่ optimum temperature ประมาณ 30 องศา
ตัวยับยั้ง (Inhibitor)
คือสารเคมีซึ่งลดอัตราการเร่งของเอนไซม์
Irreversible inhibitors
Reversible inhibitors
การยับยั้งแบบแข่งขัน (Competitive Inhibitor)
แข่งกับ substrate เข้าจับที่ active site ขัดขวางไม่ให้ซับสเตรทเข้าจับได้
การยับยั้งแบบไม่แข่งขัน (Noncompetitive)
ยับยั้งโดยจับกับ enzyme แต่ไม่ได้จับตรง active site
การยับยั้งแบบไม่แข่งขัน (Uncompetitive) (การยับยั้งแบบไม่แข่งขันโดยตรง หรือ ปราศจากการแข่งขัน)
ตัวยับยั้งจับกับโมเลกุลเชิงซ้อนของเอนไซม์กับซับสเตรต ตรงบริเวณอื่นที่ไม่ใช่บริเวณเร่ง
คุณสมบัติ
โปรตีนซึ่งมีคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาเคมี (catalytic properties) เนื่องจากมีความสามารถในการกระตุ้นอย่างเฉพาะเจาะจง (specific activation)
สามารถเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาโดยไม่ต้องใช้อุณหภูมิสูงขึ้น โดยการทำให้ acivation energy ต่ำลง
มีความจำเพาะ (specific) ต่อ สารตั้งตัน ( Substrate ) และ จำเพาะต่อปฏิกิริยา
ความจำเพาะ ขึ้นอยู่กับบริเวณเร่ง (active site) ของเอนไซม์