Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
กระบวนการเมแทบอลิซึม (Metabolism) - Coggle Diagram
กระบวนการเมแทบอลิซึม (Metabolism)
การเปลี่ยนแปลงของพลังงานและปฏิกิริยาเคมี
ปฏิกิริยาเอนเดอร์โกนิก มีพลังงานอิสระที่เกิดขึ้นมากกว่าพลังงานอิสระเริ่มต้นหรือพลังงานอิสระที่เปลี่ยนไปจากเดิม มีค่าเป็นบวก (+G)
เช่น ปฏิกิริยาการสังเคราะห์ด้วยแสง โดยเปลี่ยน CO2 กับ H2O ให้เป็น C6H12O6 โดยอาศัยพลังงานแสงจากดวงอาทิตย์
ปฏิกิริยาเอกเซอร์โกนิก มีพลังงานอิสระเหลือน้อยจะให้ค่าของพลังงานอิสระที่เปลี่ยนไปจากเดิมมีค่าเป็นลบ (-G) เช่น
ปฏิกิริยาการรวมตัวของ H2 กับ O2 ได้ H2O
ปฏิกิริยาการสลายน้ำตาลกลูโคสในการหายใจแบบใช้ออกซิเจนของสิ่งมีชีวิต
ฟอสโฟริเลชัน (phosphorylation)
คือกระบวนการสังเคราะห์พันธะเคมีที่มีพลังงานสูงของ ATP เกิดขึ้นได้ 2 แบบ
โดยการถ่ายทอดกลุ่มฟอสเฟตจากสารที่มีพันธะเคมีพลังงานสูงกว่ามาให้ ADP โดยตรง เรียกว่า ซับสเตรตฟอสโฟริเลชัน (substrate phosphorylation)
โดยการรวมตัวของ ADP กับฟอสเฟต ในขณะที่เกิดการถ่ายทอดอิเล็กตรอนไปให้ออกซิเจนในกระบวนการหายใจ ในไมโทคอนเดรีย เรียกว่า ออกซิเคทีฟฟอสโฟริเลชัน (oxidative phosphorylation)
เป็นการสร้าง ATP โดย NADH และ FADH2 สามารถถ่ายอิเล็กตรอนให้แก่ออกซิเจน ผ่านลูกโซ่ขนส่งอิเล็กตรอน (electron transport chain) ในไมโทคอนเดรีย (mitochondria) ทำให้เกิดพลังงานที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยาระหว่าง ADP กับฟอสเฟตเป็น ATP
NADH 1 โมเลกุลจะปลดปล่อยพลังงานเพียงพอสำหรับการสังเคราะห์ ATP 2.5 โมเลกุล ส่วน FADH2 ได้เพียง 1.5 ATP เท่านั้น
เมตาบอลิซึมของคาร์โบไฮเดรต
Carbohydrate metabolism
Aerobic respiration
Glycolysis pathway
คือวิถีเมตาบอลิซึมที่เปลี่ยนกลูโคสไปเป็นไพรูเวท และพลังงาน
เกิดในไซโตพลาสซึมของเซลล์ทุกเซลล์ประกอบด้วย 10 ปฏิกิริยา
1 glucose 2 pyruvate + 2 ATP + 2 NADH
Phosphofructokinase -1 เป็น เอนไซม์ควบคุมความเร็วของวิถี
ในสภาวะที่มีออกซิเจน อิเล็กตรอนจะถ่ายทอดจาก NADH ไปให้ออกซิเจนผ่านลูกโซ่ขนส่งอิเล็กตรอน
ในสภาวะที่มีออกซิเจนไม่เพียงพอ จะมีการสร้าง NAD+ กลับคืนมาโดยเอาอิเล็กตรอนจาก NADH ไปให้ไพรูเวทเพื่อสร้างกรดแล็คติก
ความเข้มข้นของ ATP เป็นตัวควบคุมวิถี
Anaerobic respiration
เกิดในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน ( Anaerobic Respiration)
ATP ที่ได้จะมาจากกระบวนการ substrate-level phosphorylatin ขณะที่กลูโคสเปลี่ยนเป็นไพรูเวต
ผลผลิตสุดท้าย จากกระบวนการหมัก อาจจะเป็นแอลกอฮอล์ (ethanol) (ในยีสต์) หรือแลกเตต(lactate ) (ในแบคทีเรียบางชนิด และ ในกล้ามเนื้อ)
ในกระบวนการหมักกรดแลกติก ผลผลิตสุดท้ายของไกลโคลิซีส คือ ไพรูเวต ทำหน้าที่เป็นตัวรับอิเล็กตรอนเพื่อจะออกซิไดซ์ NADH กลับไปเป็น NAD +
Gluconeogenesis
ในสัตว์ที่มีกระดูกสันหลัง gluconeogenesis ที่เกิดในตับและไต เพื่อสร้างกลูโคสให้สมอง กล้ามเนื้อ และเม็ดเลือดแดง
กระบวนการนี้ย้อนวิถี glycolysis แต่มี 3 ขั้นตอนที่เป็น irreversible reaction จึงมีเอนไซม์ 4 ชนิดที่เพิ่มขึ้น ดังนี้
pyruvate carboxylase ต้องการไบโอติน
PEP carboxykinase
fructose-1,6-bisphosphatase
glucose-6-phosphatase
การสร้าง 1 โมเลกุล กลูโคสจากไพรูเวท ต้องการ 6 ATP (4 ATP + 2 GTP)
การควบคุม gluconeogenesis และ glycolysis
Citrate กระตุ้น gluconeogenesis ยับยั้ง glycolysis
ระดับ AMP และ fructos-2,6-bisphosphate ที่สูง จะกระตุ้น glycolysis แต่ยับยั้งgluconeogenesis
การควบคุมเมตาบอลิซึมของคาร์โบไฮเดรต
ฮอร์โมนอินซูลิน- ส่งเสริมการสร้างไกลโคเจนในเซลล์ตับ กล้ามเนื้อ และในเนื้อเยื่อไขมัน
ฮอร์โมนอะดรีนาลีน- กระตุ้นการสลายไกลโคเจนในกล้ามเนื้อได้ Glucose - 1-Phosphate เพื่อส่งเข้าสู่วิถีไกลโคไลซีส
ฮอร์โมนกลูคากอน- กระตุ้นการสลายไกลโคเจนในตับได้เป็นกลูโคสส่งไปให้กล้ามเนื้อ และรักษาระดับน้ำตาลในเลือด
พลังงานและกระบวนการเมแทบอลซึม
(Energy and Metabolism)
การเปลี่ยนรูปพลังงานในสิ่งมีชีวิตมี 4 แบบ ดังนี้
โฟโตเคมิคัล (photochemical) เป็นการเปลี่ยนรูปพลังงานรังสีมาเป็นพลังงานเคมี เช่น เกิดขึ้นในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง
อิเล็กทรอเคมิคัล (electrochemical) เป็นการถ่ายพลังงานเคมีจากสารชนิดหนึ่งไปให้สารอีกชนิดหนึ่ง โดยการถ่ายอิเล็กตรอน
เคมิคัล (chemical) เป็นการเปลี่ยนแปลงพลังงานเคมี โดยการเปลี่ยนองค์ประกอบของอะตอมในโมเลกุลขณะที่มีการเปลี่ยนแปลงทางเคมี
เมดานิคัล (mechanical) คือการเปลี่ยนแปลงพลังงานเคมีให้เป็นพลังงานกล เช่น การเคลื่อนไหวของพืชและสัตว์ การหดตัวของกล้ามเนื้อ