Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
กระบวนการเมแทบอลิซึม (Metabolism) - Coggle Diagram
กระบวนการเมแทบอลิซึม (Metabolism)
พลังงาน และกระยวนการเมแทบอลิซึม
กฎอุณหพลวัต (thermodynamic)
พลังงานมีการเปลี่ยนรูปจากรูปหนึ่งเป็นอีกรูปหนึ่งได้โดยที่
พลังงานไม่สูญหายไปและไม่เพิ่มขึ้น หรือที่เรียกว่า
กฎการคงอยู่ของพลังงาน(law of conservation of energy)
การเปลี่ยนรูปพลังงานในสิ่งมีชีวิตมี 4 แบบ
โฟโตเคมิคัล (photochemical)
เป็นการเปลี่ยนรูปพลังงาน
รังสีมาเป็นพลังงานเคมี
เกิดขึ้นในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง
อิเล็กทรอเคมิคัล (electrochemical)
เป็นการถ่ายพลังงานเคมีจากสารชนิดหนึ่ง
ไปให้สารอีกชนิดหนึ่ง โดยการถ่ายอิเล็กตรอน
เคมิคัล (chemical)
เป็นการเปลี่ยนแปลงพลังงานเคมี โดยการเปลี่ยนองค์ประกอบ
ของอะตอมในโมเลกุลขณะที่มีการเปลี่ยนแปลงทางเคมี
เมคานิคัล (mechamical)
การเปลี่ยนแปลงพลังงานเคมีให้เป็นพลังงานกล
การเคลื่อนไหวของพืชและสัตว์
การหดตัวของกล้ามเนื้อ
พลังงานที่ได้จากกระบวนการแคทาบอลิซึมของสารอาหารในร่างกายจะอยู่ในรูปของพลังงานความร้อน
มีหน่วยเป็นแคลอรี
เอนไซม์จะเป็นตัวควบคุมเพื่อทำให้กระบวนการเมแทบอลิซึมเกิดขึ้นเป็นขั้นตอนตามลำดับอย่างมีระเบียบ
พลังงาน เป็นหน่วยจูล (Joule)
ความร้อนที่เกิดขึ้นจากการที่กระแสไฟฟ้า 1 แอมแปร์ วิ่งผ่านความต้านทาน 1 โอห์ม ในเวลา 1 วินาที
ปริมาณความร้อน 1 จูล (1 J) คือ ปริมาณความร้อนที่มีขนาดเท่ากับงานที่เกิดจากแรง 1 นิวตัน (N)
ความสัมพันธ์ระหว่างพลังงาน
ที่มีหน่วยเป็นจูลและแคลอรี
1 แคลอรี = 4.184 จูล
1 กิโลแคลอรี = 4.184 กิโลจูล = 4,184 จูล
การเปลี่ยนพลังงานจากหน่วยกิโลแคลอรี
เป็นหน่วยกิโลจูล
พลังงาน 3,000 กิโลแคลอรี
เท่ากับ 3,000 x 4.184 KJ = 12,550 กิโลจูล
การเปลี่ยนแปลงของพลังงาน
และปฏิกิริยาเคมี
สิ่งมีชีวิตต้องมีการเจริญ มีการสร้างโมเลกุล และโครงสร้างใหม่ๆ อยู่ตลอดเวลาซึ่งจำเป็นต้องใช้พลังงาน ที่มาจากการสลายสารอาหารโดยใช้กระบวนการทางเคมี
ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นมีการใช้พลังงาน
หรือดูดพลังงเพื่อให้ปฏิกิริยาเกิดได้
ปฏิกิริยาเคมีแบบนี้เรียกว่า
เอนเดอร์โกนิก (endergonic)
มีพลังงานอิสระที่เกิดขึ้นมากกว่าพลังงานอิสระ
เริ่มต้นหรือพลังงานอิสระที่เปลี่ยนไปจากเดิม
มีค่าเป็นบวก (+G)
ปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วนแสง เปลี่ยน CO2 กับ H2O ให้เป็น C6H12O6 โดยอาศัย พลังงานแสงอาทิตย์
ปฏิกิริยาเคมี มีการปล่อยพลังงานออกไป
ในขณะที่เกิดปฏิกิริยาเคมี
เรียกปฏิกิริยานี้ว่า เอกเซอร์โกนิก (exergonic)
มีพลังงานอิสระเหลือน้อยจะให้ค่าของ
พลังงานอิสระที่เปลี่ยนไปจากเดิม
ปฏิกิริยาการรวมตัวของH2กับO2ได้ H2O (น้ำ)
ปฏิกิริยาการสลายน้ำตาลกลูโคสในการหายใจ
แบบใช้ออกซิเจนของสิ่งมีชีวิต
มีค่าเป็นลบ (-G)
พลังงานที่อยู่ในสารเคมี
เรียกว่า พลังงานอิสระของกิบส์(Gibb’s free energyหรือ G)
ปฏิกิริยาดูดพลังงาน (Endergonic reaction)
พลังงานภายในโมเลกุลมีน้อย
เป็นผลิตภัณฑ์แล้วมีมาก (+)
เกิดขึ้นเองไม่ได้
ปฏิกิริยาคายพลังงาน (Exergonic reaction)
เมื่อเป็นผลิตภัณฑ์แล้วจะต่ำลง (-)
เกิดขึ้นเองได้
สารตั้งต้นมีพลังงานสูง
โมเลกุลถ่ายทอดพลังงาน
FAD (flavin adenine dinucleotide)
มีโครงสร้างและหน้าที่คล้ายๆ
กับ NAD (nicotinamide adenine dinucleotide)
FAD ประกอบด้วย riboflavin (วิตามิน B2)
ตัวทำหน้าที่เป็นโคเอนไซม์ในระบบถ่ายทอดอิเล็กตรอน
ช่วยให้เอนไซม์ dehydrogenase ทำหน้าที่โยกย้ายไฮโดรเจนจากโมเลกุลหนึ่งไปยังอีกโมเลกุลหนึ่ง
NAD (nicotinamide adenine dinucleotide)
ประกอบด้วย niacin (หรือ nicotinic acid ซึ่งคือ วิตามิน B3)
ตัวทำหน้าที่เป็นโคเอนไซม์ในระบบถ่ายทอดอิเล็กตรอนช่วยให้เอนไซม์ dehydrogenase ทำหน้าที่โยกย้ายไฮโดรเจนจากโมเลกุลหนึ่งไปยังอีกโมเลกุลหนึ่ง
อะดีโนซีนไตรฟอสเฟต
(adenosine triphosphate หรือ ATP)
ATPสารที่มีพันธะเคมีพลังงานสูง ทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการนำเอาพลังงานจากที่หนึ่งไปใช้อีกที่หนึ่ง
พันธะโควาเลนซ์ที่จับกับหมู่ฟอตเฟตเมื่อพันธะถูกทำลายจะปล่อยพลังงานออกมาจำนวนมาก เป็นพันธะที่มีพลังงานสูง
ฟอสโฟรเลชัน (phosphorylation)
โดยการถ่ายทอดกลุ่มฟอสเฟตจาก
สารที่มีพันธะเคมีพลังงานสูงกว่ามาให้ADPโดยตรง
ซับสเตรตฟอสโฟรเลชัน(substrate phosphorylation)
ในเซลล์มีเอทีพีอยู่ไม่มาก เพราะถูกใช้และถูกสร้างขึ้นใหม่ตลอดเวลา
เสียฟอสเฟตไป 1 ตัว เสียฟอสเฟต 2 ตัว
ATP---------------------ADP------------------------AMP
โดยการรวมตัวของ ADP กับฟอสเฟตในขณะที่เกิดการถ่ายทอดอิเล็กตรอนไปให้ออกซิเจนในกระบวนการหายใจในไมโทคอนเดรีย
เรียกว่า ออกซิเดทัฟฟอสโฟริเลชัน (oxidative phosphorylation)
เป็นการสร้าง ATP โดย NADH และ FADH2 สามารถถ่ายอิเล็กตรอนให้แก่ออกซิเจนผ่านลูกโซ่ขนส่งอิเล็กตรอนในไมโทคอนเดรียทำให้เกิดพลังงานที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยาระหว่างADP กับฟอสเฟตเป็น ATP
NADH 1 โมเลกุลจะปลดปล่อยพลังงานเพียงพอสำหรับการสังเคราะห์ ATP 2.5 โมเลกุล ส่วน FADH2 ได้เพียง 1.5 ATP เท่านั้น
เมตาบอลิซึมของคาร์โบไฮเดรต
คาร์โบไฮเดรตที่สำคัญที่สุด คือ กลูโคส ซึ่งเป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวที่เกิดเมแทบอลิซึมได้ในสิ่งมีชีวิตแทบทุกชนิด
Aerobic respiration การหายใจแบบใช้ออกซิเจน
Glycolysis pathway
คือวิถีเมตาบอลิซึมที่เปลี่ยนกลูโคสไปเป็นไพรูเวท และพลังงาน
เกิดในไซโตพลาสซึมของเซลล์ทุกเซลล์ประกอบด้วย 10 ปฏิกิริยา
ความเข้มข้นของ ATP เป็นตัวควบคุมวิถี
Anaerobic respiration
ระบบหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน
ATP ที่ได้จะมาจากกระบวนการ substrate-level phosphorylationขณะที่กลูโคสเปลี่ยนเป็นไพรูเวต
การควบคุมเมตาบอลิซึมของคาร์โบไฮเดรต
ฮอร์โมนอะดรีนาลีน
กระตุ้นการสลายไกลโคเจนในกล้ามเนื้อได้Glucose – 1-Phosphate
เพื่อส่งเข้าสู่วิถีไกลโคไลซีส
ฮอร์โมนกลูคากอน
กระตุ้นการสลายไกลโคเจนในตับได้เป็นกลูโคสส่งไปให้กล้ามเนื้อ และรักษาระดับน้ำตาลในเลือด
ฮอร์โมนอินซูลิน
ส่งเสริมการสร้างไกลโคเจนในเซลล์ตับ กล้ามเนื้อ และในเนื้อเยื่อไขมัน