เคมีที่เป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต By.thananchanok

สารประกอบคาร์บอนที่พบในสิ่งมีชีวิต            สารประกอบคาร์บอนที่พบในสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่จัดเป็นสารอินทรีย์ซึ่งมีหลายประเภทเช่น คาร์โบไฮเดรตกรดอะมิโนโปรตีนยูเรียมีเทนลิขิตและกรดนิวคลีอิกซึ่งสารประกอบคาร์บอนเหล่านี้จะมีอะตอมไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบและอาจมีธาตุอื่นๆเช่นออกซิเจนไนโตรเจนฟอสฟอรัสและกำมะถันเป็นองค์ประกอบอยู่ด้วย           อะตอมคาร์บอนมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 4 จึงสามารถใช้อิเล็กตรอนร่วมกับอะตอมอื่นเกิดเป็นพันธะโคเวเลนต์ได้สูงสุด 4 พันธะเมื่อเกิดการสร้างพันธะโคเวเลนต์ระหว่างอะตอมของคาร์บอนอาจเกิดเป็นพันธะเดี่ยวพันธะคู่และพันธะสามดังรูป            นอกจากนี้อะตอมคาร์บอนยังสามารถสร้างพันธะโคเวเลนต์กับอะตอมของธาตุอื่นๆเช่นให้ด้วย ออกซิเจนและไนโตรเจนโดยสารอินทรีย์ที่มีอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจนเท่านั้นเป็นองค์ประกอบเรียกว่าสารประกอบไฮโดรคาร์บอนเช่นมีเทนอีเทนเอทิลีนและอะซิทีลีน ดังรูป           กลุ่มของอะตอมที่แสดง...

ปัจจัยที่มีผลต่อการทำงานของเอนไซม์ดังที่กล่าวมาว่าการทำงานและความจำเพาะของเอนไซม์ต่อสารตั้งต้นขึ้นอยู่กับรูปร่างและโครงสร้างภายในบริเวณเร่งของเอนไซม์ดังนั้นปัจจัยต่างๆที่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงรูปร่างและโครงสร้างภายในบริเวณเร่งจะส่งผลต่อประสิทธิภาพในการทำงานของเอนไซม์ทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเปลี่ยนไป            เอนไซม์กับค่า  pH อุณหภูมิและค่า  pH  มีผลต่อประสิทธิภาพในการทำงานของเอนไซม์ โดยเอนไซม์จะทำงานได้ดีที่สุดในอุณหภูมิและ  pH  ช่วงหนึ่งหากอุณหภูมิหรือ  pH  เปลี่ยนไปจากช่วงดังกล่าวประสิทธิภาพในการทำงานของเอนไซม์จะลดลง            เอนไซม์กับอุณหภูมิ อุณหภูมิเป็นปัจจัยหนึ่งที่มีผลต่อประสิทธิภาพในการทำงานของเอนไซม์เอนไซม์แต่ละชนิดจะทำงานได้ดีในช่วงที่อุณหภูมิเหมาะสมแตกต่างกันที่อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิเหมาะสมเอนไซม์จะทำงานได้ช้าลงเมื่อเพิ่มอุณหภูมิเอนไซม์จะทำงานได้เร็วขึ้นแต่หากเพิ่มส่วนสูงเกินกว่าอุณหภูมิที่เหมาะสมจะทำให้โปรตีนเสียสภาพเนื่อ...

ปฏิกิริยาเคมีต่างๆในสิ่งมีชีวิต มักจะเกิดขึ้นต่อเนื่องกันอย่างมีลำดับ รวมเรียกว่า  วิถีเมแทบอลิซึม  โดยสารผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาหนึ่งจะเป็นสารตั้งต้นของอิกปฏิกิริยาหนึ่งต่อเนื่องกันไปจนได้ ส่วนผลิตภัณฑ์สุดท้าย ซึ่งแต่ละปฏิกิริยาจะมีเอนไซม์ที่จำเพาะช่วยในการเร่งปฏิกิริยาดังรูป              โดยทั่วไปเอนไซม์ชนิดหนึ่งๆ จะเร่งปฏิกิริยาเคมีได้เฉพาะอย่างเท่านั้น ดังนั้นในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต จึงมีเอนไซม์หลายชนิดเพื่อเร่งปฏิกิริยาเคมีต่างๆภายในเซลล์ ตัวอย่างวิถีเมแทบอลิซึม เช่นปฏิกิริยาในกระบวนการไกลโคลิซิสซึ่งเป็นการสลายกลูโคสที่มีปฏิกิริยาเคมีหลายขั้นตอนและใช้เอนไซม์หลายชนิด ซึ่งจะได้ศึกษาปฏิกิริยาดังกล่าวนี้ต่อไปในเรื่องการหายใจระดับเซลล์            ในวิถีแมแทบบอริซึมหนึ่งๆ เมื่อสารผลิตภัณฑ์สุดท้ายมีปริมาณมากเกินความจำเป็น กลไกหนึ่งที่ใช้ในการควบคุมวิถีเมตาบอลิซึมคือ สารผลิตภัณฑ์สุดท้ายจะเป็นตัวยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ โดยจะเข้าจับกับเอนไซม์ตัวแรกๆในวิถีเมตาบอลิซึม ทำให้...

           การยับยั้งการทำงานของเอนไซม์การทำงานของเอนไซม์บางชนิดอาจถูกยับยั้งด้วยสารเคมีบางชนิดเรียกว่า ตัวยับยั้งเอนไซม์ซึ่งอาจเกิดตัวยับยั้งแย่งจับกันบริเวณท่าเล่นทำให้เอนไซม์ไม่สามารถจับกับสารตั้งต้นได้จึงไม่สามารถเร่งปฏิกิริยาได้เรียกตัวใหญ่ๆแบบนี้ว่า ตัวยับยั้งแบบแข่งขัน นอกจากนี้ตัวยับยั้งบางชนิดอาจจับกับเอนไซม์บริเวณอื่นที่ไม่ใช่บริเวณเร่งทำให้เอนไซม์มีรูปร่างเปลี่ยนแปลงไปจึงไม่อาจจับกับสารตั้งต้นได้เรียกตัวยับยั้งแบบนี้ว่า ตัวยับยั้งแบบไม่แข่งขัน ศึกษาเพิมเติมความรู้ https://www.youtube.com/watch?v=QsGYqMIUGJE

           การทำงานของเอนไซม์ การทำงานของเอนไซม์เกิดจากการที่ สารตั้งต้น(substrate) เกิดปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วจนได้เป็นสารผลิตภัณฑ์ (product) แล้วมาจับที่บริเวณเร่ง(active site)ทำให้มีโครงสร้างและสภาวะเหมาะสมที่จะเกิดการเปลี่ยนแปลงพันธะเคมีของสารตั้งต้นได้เป็นสารผลิตภัณฑ์เป็นการลดพลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยาลง            สารตั้งต้นที่มีรูปร่างจำเพาะกับเอนไซม์เท่านั้นจึงจะสามารถจับกับบริเวณเล่นของเอมไซม์เกิดเป็นเอนไซม์  substrate  คอมเพล็กซ์และเปลี่ยนแปลงจนได้สารผลิตภัณฑ์ในที่สุดเมื่อสิ้นสุดปฏิกิริยาผลิตภัณฑ์และเอนไซม์จะแยกออกจากกันโดยปกติเอนไซม์จะถูกนำกลับไปเร่งปฏิกิริยาใหม่เรื่อยๆทำให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นได้รวดเร็วเอนไซม์โมเลกุลหนึ่งๆอาจเร่งปฏิกิริยาโดยจับกับสารตั้งต้นได้เป็นพันครั้งหรือมากกว่านั้นใน  1  วินาที             ในอดีตนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าบริเวณเล่นของเอนไซม์มีรูปร่างเข้ากันได้กับสารตั้งต้นและไม่เปลี่ยนแปลงรูปร่างทั้ง...

เอนไซม์                 เซลล์ของสิ่งมีชีวิตมีกลไกที่ช่วยให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นได้รวดเร็วกลไกดังกล่าวเกิดขึ้นจากการที่เซลล์มีสารที่สามารถลดพลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยาลง เรียกสารเหล่านี้ว่าเอนไซม์ ( enzyme) เช่นเอนไซม์ในลําไส้เล็กสามารถย่อยโปรตีนจนได้กรดอะมิโนแต่ถ้าไม่มีเอนไซม์ปฏิกิริยานี้แทบจะไม่สามารถเกิดขึ้นได้เลยนั่นก็คือเอนไซม์ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา( catalyst)

พลังงานกับการเกิดปฏิกิริยาเคมี  การเกิดปฏิกิริยาเคมีเกี่ยวข้องกับ การเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสารตั้งต้นที่เข้าทำปฏิกิริยากัน เกิดการจัดเรียงตัวใหม่ของอะตอมของสารตั้งต้น และมีการเปลี่ยนแปลงพลังงานได้สารผลิตภัณฑ์ซึ่งมีสมบัติแตกต่างจากสารตั้งต้น เช่น ปฏิกิริยาเคมีของการแยกน้ำซึ่งเป็นของเหลวได้แก๊สไฮโดรเจนและแก๊สออกซิเจนหรือปฏิกิริยาเคมีของการรวมตัวของแก๊สไฮโดรเจนและแก๊สออกซิเจนจนได้เป็นโมเลกุลของน้ำ            เมื่อพิจารณาปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้น จะเห็นว่าปฏิกิริยาการแยกน้ำจะต้องได้รับพลังงานไฟฟ้า ส่วนปฏิกิริยาการรวมกันของแก๊สไฮโดรเจนและแก๊สออกซิเจนเกิดเป็นโมเลกุลของน้ำจะให้พลังงานออกมาการเปลี่ยนแปลงพันธะของสารในปฏิกิริยาโดยสารต่างๆมีพลังงานสะสมอยู่เนื่องจากการจัดเรียง ตัวของอิเล็กตรอนในพันธะเคมีระหว่างอะตอมและการจัดเรียงตัวของอะตอมซึ่งพลังงานดังกล่าวอาจมีการเปลี่ยนแปลงขณะเกิดปฏิบัติการเคมีในทางชีววิทยาเรียกพลังงานนี้ว่า พลังงานเคมี  ( Chemical Energy)   ในการเกิดปฏิกิริยาเคมีจะมีทั้งการสลายพันธะในสารตั้งต้...

ปฏิกิริยาเคมีในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต            ช้างเดินได้จากพลังงานที่ทำให้กล้ามเนื้อเกิดการเคลื่อนไหว หิ่งห้อยสามารถเปล่งแสงได้ในช่วงที่ต้องการสืบพันธุ์ หรือปลายยอดและปลายรากของข้าวโพดต้องการพลังงาน เพื่อใช้ในการงอกออกจากเมล็ด พลังงานใน    ตัวอย่างข้างต้นไม่ใช่พลังงานที่สิ่งมีชีวิตสร้างขึ้นใหม่ แต่เป็นการแปรรูปพลังงานเคมี ที่สะสมอยู่ในสารอาหารผ่านปฏิกิริยาเคมี ให้อยู่ในรูปที่สามารถนำมาใช้ในกิจกรรมต่างๆ ที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต นานๆได้รวมถึงใช้ในการสร้างสารที่จำเป็น

ธาตุและสารประกอบ            การนำพืชมาเผาจนได้ถ่านสีดำมีธาตุคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลักแล้วพืชยังประกอบด้วยธาตุหลักอีก  2  ชนิดคือ ออกซิเจนและไฮโดรเจนซึ่งธาตุหลักทั้ง  3  ชนิดได้มาจากน้ำและแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ พืชได้รับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่อยู่ในบรรยากาศผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสงพืชสร้างอาหารโดยพืชเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์เป็นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ รูปร่างของน้ำตาลซึ่งเป็นคาร์โบไฮเดรตที่พืชสามารถนำไปสลายเพื่อให้ได้พลังงานหรือเป็นสารตั้งต้นในการสร้างสารอินทรีย์อื่นๆขณะที่สัตว์ได้รับคาร์บอนในรูปของสารอินทรีย์ชนิดต่างๆจากการกิน            เมื่อสิ่งมีชีวิตหายใจคาร์บอนจะถูกปล่อยออกสู่บรรยากาศในรูปแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และเมื่อพืชและสัตว์ตายพวกแบคทีเรียก็จะย่อยสลายซากพืชซากสัตว์ส่วนคาร์บอนที่สะสมเป็นเวลานานอาจเกิดเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลได้แก่ถ่านหินน้ำมันดิบและแก๊สธรรมชาติซึ่งเมื่อเกิดการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลก็จะได้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ปล่อยสู่บรรยากาศ ดังรูป   ...

ผู้จัดทำ    นางสาวธนัญชนก พันธ์เพิ่ทเจริญกิจ     นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4/1เลขที่ 9    โรงเรียนสระหลวงพิทยาคม จังหวัดพิจิตร อะตอม            อะตอมประกอบด้วยโปรตอน  (proton)  นิวตรอน  (neutron)  อยู่ในนิวเคลียส และอิเล็กตรอน  (Electron) ซึ่งเคลื่อนที่รอบๆนิวเคลียส ตัวเลขแสดงจํานวนโปรตอนในอะตอมเรียกว่าเลขอะตอมผลรวมของจำนวนโปรตอนกับนิวตรอนเรียกว่าเลขมวลโดยโปรตอนจะมีประจุไฟฟ้าบวกส่วนอิเล็กตรอนจะมีประจุไฟฟ้าลบในขณะที่นิวตรอนไม่มีประจุอะตอมที่มีจำนวนอิเล็กตรอนเท่ากับจำนวนโปรตอนจะเป็นกลางทางไฟฟ้า            โปรตอนและนิวตรอนจัดเรียงตัวอยู่บริเวณกึ่งกลางของอะตอมเป็นนิวเคลียสส่วนอิเล็กตรอนเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสในระดับพลังงานต่างๆอิเล็กตรอนที่อยู่ในระดับพลังงานนอกสุดเรียกว่าเวเลนซ์อิเล็กตรอน  (valence electron) ศึกษาเพิ่มเติมได้ที่ https://www.youtube.com/watch?v=eiHd8TCHW4c&feature=share (...

เมแทบอลิซึม           สิ่งมีชีวิตแบ่งได้เป็น 2 กลุ่มคือ กลุ่มที่สร้างอาหารเองได้เช่นพืชซึ่งจะได้รับพลังงานมาจากแสงเพื่อนำมาใช้ในการสร้างน้ำตาล และกลุ่มที่สร้างอาหารเองไม่ได้เช่นสัตว์ ซึ่งจะได้รับพลังงานจากอาหารที่กินเข้าไป น้ำตาลที่พืชสร้างขึ้นและอาหารที่สัตว์กินเข้าไปจะถูกสลายผ่านการหายใจระดับเซลล์และได้พลังงานมาใช้ในกิจกรรมหรือการสังเคราะห์ต่างๆปฏิกิริยาการสังเคราะห์และการสลายสารในสิ่งมีชีวิตโดยต้องใช้เอนไซม์เร่งปฏิกิริยาเคมีทั้งหมดนี้ที่เกิดขึ้นว่าเธอบริสุทธิ์ เมแทบอลิซึม (Metabolism)           เมแทบอลิซึมแบ่งได้ 2 แบบคือ เมแทบอลิซึมที่สลายสารโมเลกุลขนาดใหญ่ให้เป็นสารผลิตภัณฑ์ที่มีโมเลกุลขนาดเล็ก และปล่อยพลังงานออกมาเรียกว่า แคแทบอลิซึม (catabolism) เช่นการหายใจระดับเซลล์และเมแทบอลิซึมที่สังเคราะห์สารโมเลกุลใหญ่จากสารตั้งต้นโมเลกุลเล็กซึ่งต้องการพลังงานเรียกว่า แอแนบอลิซึม (anabolism) เช่นการสังเคราะห์โปรตีน คาร์โบไฮเดรต ลิพิด กรดนิวคลีอิกโดยสารผลิตภัณฑ์ที่ได้จากแคแทบบอลิซึม เช่น ATP และสารโมเลกุลขนาดเล...

พันธะเคมี           สารที่พบในสิ่งมีชีวิตมีรักมากมายหลายประเภทซึ่งเกิดจากการรวมตัวกันของอะตอมหรือไอออนด้วยแรงยึดเหนี่ยวที่เรียกว่าพันธะเคมี (chemical) ซึ่งพันธะเคมีเกี่ยวข้องกับเวเลนซ์อิเล็กตรอนของอะตอมที่ร่วมสร้างพันธะกันการยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอมธาตุ 2 อะตอมโดยการใช้เว้นอิเล็กตรอนร่วมกันเกิดเป็นพันธะโคเวเลนต์ส่วนการให้และการรับเวเลนซ์อิเล็กตรอนระหว่างอะตอมเป็นการยึดเหนี่ยวระหว่างประจุไฟฟ้าของไอออนบวกและไอออนลบเกิดเป็นพันธะไอออนิก           นอกจากนี้โมเลกุลยังเกิดแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลได้โดยอาจเกิดจากโมเลกุลชนิดเดียวกันหรือต่างชนิดกันเช่นพันธะไฮโดรเจน (hydrogen bond)           จากการยึดเหนี่ยวกันของสิ่งมีชีวิตของจากการยึดเหนี่ยวกันของอะตอมและโมเลกุลต่างๆทำให้เกิดสารหลายประเภทซึ่งเป็นองค์ประกอบภายในของสิ่งมีชีวิตร่างกายของมนุษย์ประกอบด้วยสารต่างๆเช่นคาร์โบไฮเดรตโปรตีนลิพิดกรดนิวคลีอิกและน้ำซึ่งมีปริมาณโดยเฉลี่ยเป็นร้อยละโดยน้ำหนักดั...

    กรดไขมัน           เกิดจากการย่อยสลายตัวของลิพิด แบ่งได้เป็น  2  ชนิด คือ 1)       กรดไขมันอิ่มตัว  (saturated fatty acid)  มี คาร์บอนทุกอะตอมต่อกันอยู่ด้วยพันธะเดี่ยว เช่น กรดบิวไทริก กรดปาลมิติก และกรดสเตียริ ก 2)       กรดไขมันไม่อิ่มตัว  (unsaturated fatty acid)   มีบางพันธะระหว่างอะตอมของคาร์บอนเป็นพันธะคู่ พบมากที่สุดคือ กรดโอเลอิก         ไขมันที่ได้จากสัตว์ เช่น เนย  มีกรดไขมันอิ่มตัว  เป็นองค์ประกอบ   มีลักษณะเป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง         ไขมันจากพืช มีกรดไขมันไม่อิ่มตัว เป็นองค์ประกอบ มีลักษณะเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง สเตรอยด์ ( Steroids) เป็น  lipids  ประกอบด้วย  C  เรียงตัวเป็นวงแหวน 4 วง      สเตรอยด์ที่พบทั่วไป คือ คอเลสเทอรอล   (cholesterol)  เป็นองค์ประกอบของ  cell membrane  และบางชนิ...

กรดนิวคลีอิก ( Nucleic acid ) l   Nucleic acid   เป็นแหล่งเก็บข้อมูลทางพันธุกรรมและถ่ายทอดลักษณะของสิ่งมีชีวิต                          Nucleic acid   มี 2 ชนิด ได้แก่ ¡     Ribonucleic acid (RNA) ¡     Deoxyribonucleic acid (DNA)             DNA   ถูกใช้เป็นแม่แบบในการสังเคราะห์  m RNA   ซึ่งถูกใช้เป็นตัวกำหนดในการสังเคราะห์โปรตีน              DNA  Þ  RNA Þ  protein สิ่งมีชีวิตได้รับการถ่ายทอด  DNA  จากรุ่นพ่อแม่ ¡   โมเลกุลของ  DNA  เป็นสายยาวมียีนเป็นจำนวนมากเป็นองค์ประกอบ ¡   DNA  อาจเกิดการเปลี่ยนแปลงได้ เนื่องจากสาเหตุต่างๆ เช่น ฤทธิ์ของสารเคมี หรือ รังสีจากสารกัมมันตรังสี ¡   การเปลี่ยนลำดับ...