Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
MATABOLISM - Coggle Diagram
MATABOLISM
การเปลี่ยนแปลงของพลังงานและปฏิกิริยาเคมี
สิ่งมีชีวิตต้องมีการเจริญ จำเป็นต้องใช้พลังงาน ที่มาจากการสลายสารอาหารโดยใช้กระบวนการทางเคมี
ปฏิกิริยาเอนเดอร์โกนิก(endergonic)
ปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นมีการใช้พลังงาน หรือดูดพลังงานเพื่อให้ปฏิกิริยาเกิดได้
มีพลังงานอิสระที่เกิดขึ้นมากกว่าพลังงานอิสระเริ่มต้น (+G)
มีการดูดพลังงาน
เกิดขึ้นเองไม่ได้
เช่น ปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสง ต้องใช้พลังงานงานจากแสงอาทิตย์
ปฏิกิริยาเอกเซอร์โกนิก(exergonic)
ปฏิกิริยาเคมี มีการปล่อยพลังงานออกไป ในขณะที่เกิดปฏิกิริยาเคมี
มีพลังงานอิสระเหลือน้อย (-G)
มีการคายพลังงาน
เกิดขึ้นเองได้
เช่นปฏิกิริยาการสลายกลูโคสในการหายใจแบบใช้ออกซิเจนของสิ่งมีชีวิต
พลังงานอิสระของกิบส์(Gibb’s free energy หรือ G)
พลังงานที่อยู่ในสารเคมี
G เป็น + ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นเองไม่ได้
G เป็น - ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นเองได้
โมเลกุลที่ถ่ายทอดพลังงาน
FAD (flavin adenine dinucleotide)
มีโครงสร้างและหน้าที่คล้ายๆกับ NAD
สูตรโครงสร้างประกอบด้วย riboflavin (วิตามิน B2)
ทำหน้าที่เป็นโคเอนไซม์ในระบบถ่ายทอดอิเล็กตรอน
ช่วยให้เอนไซม์ dehydrogenaseทำหน้าที่โยกย้ายไฮโดรเจนจากโมเลกุลหนึ่งไปยังอีกโมเลกุลหนึ่ง
มี 2รูป
FAD
FADH
NAD (nicotinamide adenine dinucleotide)
สูตรโครงสร้างประกอบด้วย niacin (หรือ nicotinic acid/วิตามิน B3)
ทำหน้าที่เป็นโคเอนไซม์ในระบบถ่ายทออิเล็กตรอน
ช่วยให้เอนไซม์ dehydrogenaseทำหน้าที่โยกย้ายไฮโดรเจนจากโมเลกุลหนึ่งไปยังอีกโมเลกุลหนึ่ง
มี 2 รูป
oxidized form
NAD+
reduced form
NADH
ATP (adenosine triphosphate)
สารที่มีพันธะเคมีสูง
ทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการนำเอา พลังงานจากที่หนึ่งไปใช้อีกที่หนึ่ง
มีหมู่ฟอสเฟส3หมู่ สลายหมู่ฟอสเฟตหนึ่งครั้งจะสลายพลังงาน ออกมา ทำให้มีพลังงานสูง
โครงสร้าง
น้ำตาล ribose
เบส adenine
หมู่ฟอสเฟส 3 หมู่
การสลาย ATP เป็น ADP จะมีพลังงานเกิดขึ้น 7.3 kcal/mol
พลังงานและกระบวนการMetabolism
กฎอุณหพลวัต (thermodynamic)
พลังงานมีการเปลี่ยนรูปจากรูปหนึ่งเป็นอีกรูปหนึ่งได้โดยที่พลังงานไม่สูญหายไปและไม่เพิ่มขึ้น
การคงอยู่ของพลังงาน (law of conservation ofenergy)
เช่น พืชสังเคราะห์พลังงานแสงอาทิตย์เป็นปฎิกิริยาเคมี
การเปลี่ยนรูปพลังงานในสิ่งมีชีวิต
โฟโตเคมีคัล(photochemical)
เป็นการเปลี่ยนรูปพลังงานรังสีมาเป็นพลังงานเคมี
เช่นกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง
อิเล็กทรอเคมีคัล(electrochemical)
ถ่ายพลังงานเคมีจากสารชนิดหนึ่งไปให้สารอีกชนิดหนึ่งโดยการถ่ายอิเล็กตรอน
เช่น ปฎิกิริยาออกซิเดชัน รีดักชัน
เคมิคัล (chemical)
เปลี่ยนแปลงพลังงานเคมีโดยเปลี่ยนองค์ประกอบของอะตอมในโมเลกุลขณะที่มีการเปลี่ยนแปลงทางเคมี
เช่น การดูดพลังงาน การคายพลังงาน
เมคานิคัล (mechanical)
การเปลี่ยนแปลงพลังงานเคมีให้เป็นพลังงานกล
เช่น การเคลื่อนไหวของพืชและสัตว์ การหดตัวของกล้ามเนื้อ
ปฏิกิริยาชีวเคมีในสิ่งมีชีวิตเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงพลังงาน ซึ่งจะเป็นตัวกำหนดว่า ปฏิกิริยานั้นจะเกิดขึ้นได้อย่างไร
เอนไซม์จะเป็นตัวควบคุมเพื่อทำให้กระบวนการ เมแทบอลิซึมเกิดขึ้นเป็นขั้นตอนตามลำดับ
หน่วยของพลังงาน
แคลอรี(calorie, cal)
พลังงานที่ได้จากกระบวนการแคทาบอลิซึมของสารอาหารในร่างกายจะอยู่ในรูปของพลังงานความร้อน
1 แคลอรี คือ จำนวนความร้อนที่ทำให้น้ำจำนวน 1 กรัม มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1 ํC
1 กิโลแคลอรี คือจำนวนความร้อนที่ทำให้น้ำจำนวน 1 กิโลกรัม มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 1 ํC
จูล (Joule)
ปริมาณความร้อน 1 จูล คือ ปริมาณความร้อนที่มีขนาดเท่ากับงานที่เกิดจากแรง 1นิวตัน กระทำต่อวัตถุแล้วทำให้วัตถุเคลื่อนที่ไปตามทิศทางของแรงกระทำเป็นระยะทาง 1 เมตร
ความร้อนที่เกิดขึ้นจากการที่กระแสไฟฟ้า 1 แอมแปร์ วิ่งผ่านความต้านทาน 1โอห์ม ในเวลา 1 วินาที
ความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานที่มีหน่วย เป็นจูลและแคลอรี
1 แคลอรี = 4.184 จูล
1 กิโลแคลอรี = 4,184 จูล
การเปลี่ยนพลังงานจากหน่วยกิโลแคลอรี เป็นหน่วยกิโลจูล
พลังงาน 3,000 กิโลแคลอรี = 3,000 x 4.184 KJ = 12,550 กิโลจูล
พลังงาน(Kcal) x 4.184 (J) = KJ
ฟอสโฟริเลชัน (phosphorylation)
กระบวนการสังเคราะห์พันธะเคมีที่มีพลังงานสูงของ ATP
substrate phosphorylation
การถ่ายทอดกลุ่มฟอสเฟตจากสารที่มีพันธะเคมีพลังงานสูงกว่ามาให้ ADPโดยตรง
ในเซลล์ATPพีอยู่ไม่มาก เพราะถูกใช้และถูกสร้างขึ้นใหม่ตลอดเวลา
ATPเสียฟอสเฟส1ตัว= ADP
ATPเสียฟอสเฟส2ตัว= AMP
ในเซลล์มีสารประกอบหลายตัวที่มีหมู่ฟอสเฟต และมีพลังงานสูงกว่า ATPphosphoenolpyruvate และ 1,3 -diphosphoglycerate สามารถถ่ายทอดหมู่ฟอสเฟตให้ADP และให้พลังงาน ทำให้ได้ ATP โดยมีเอนไซม์เป็นตัวเร่ง
การเปลี่ยน AMP หรือ ADP กลับมาเป็น ATP ต้องรับหมู่ฟอสเฟตและใช้พลังงาน G=7.3 Kcal/mol
oxidative phosphorylation
การรวมตัวของ ADP กับฟอสเฟต ในขณะที่เกิดการถ่ายทอดอิเล็กตรอนไปให้ออกซิเจนในกระบวนการหายใจ ในไมโทคอนเดรีย
เป็นการสร้าง ATP โดย NADH และ FADH2 สามารถถ่ายอิเล็กตรอนให้แก่ออกซิเจน ผ่านลูกโซ่ขนส่งอิเล็กตรอนในไมโทคอนเดรียเกิดพลังงานที่จะทำให้ เกิดปฏิกิริยาระหว่าง ADP กับฟอสเฟตเป็น ATP
NADH 1 โมเลกุลจะปลดปล่อยพลังงานเพียงพอสำหรับการสังเคราะห์ ATP 2.5 โมเลกุล
FADH2 1 โมเลกุลจะปลดปล่อยพลังงานเพียงพอสำหรับการสังเคราะห์ ATP 1.5 โมเลกุล