กรดนิวคลีอิก (Nucleic acid)

       

         กรดนิวคลีอิกเป็นสารสำคัญที่เก็บข้อมูลพันธุกรรมเพื่อถ่ายถอดไปยังรุ่นต่อไป แบ่งตามองค์ประกอบย่อยที่ต่างกัน เป็น 2 ชนิด คือ

• Deoxyribonucleic acid(DNA) เป็นสารพันธุกรรมในสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่
• Ribonucleic acid(RNA) เป็นตัวกลางในการสร้างโปรตีนและสารพันธุกรรมในไวรัสบางชนิด

1. องค์ประกอบของกรดนิวคลีอิก เป็นสายพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์ คือ นิวคลีโอไทด์(Nucleotide)
โดยนิวคลีโอไทด์มีองค์ประกอบ 3 ส่วนดังนี้
    1.1 เบสไนโตรเจน เบสที่มีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบหลักในโมเลกุลของสายคาร์บอนที่ต่อกันเป็นวง แบ่งเป็น 2 ประเภทดังนี้

• Pyrimidine เบสไนโตรเจนที่มีวงแหวน 1 วง ได้แก่ Cytocine(C), Uracil(U), Thymine(T)
• Purine เบสไนโตรเจนที่มีวงแหวน 2 วง ได้แก่ Guanine(G), Adeninea(A)

    1.2 น้ำตาลเพนโทส น้ำตาลที่เกิดจากคาร์บอนจำนวน 5 อะตอม ใน DNA และ RNA จะต่างกัน

    1.3 หมู่ฟอสเฟต เป็นสารเก็บข้อมูลทางพันธุกรรม เพื่อถ่ายทอดไปยังรุ่นต่อๆไป

2. โครงสร้างของกรดนิวคลีอิก มีน้ำตาลเพนโทสเป็นโครงสร้างแกนหลัก

     - C ตำแหน่งที่ 1 จะมีเบสไนโตรเจนมาเกาะ

     - C ตำแหน่งที่ 5 จะมีหมู่ฟอสเฟตมาเกาะ

     - C ตำแหน่งที่ 3 และ C ตำแหน่งที่ 5 สามารถต่อกับนิวคลีโอไทด์ตัวต่อไปได้

    2.1 โครงสร้างของ DNA

ภาพที่ 1 โครงสร้างของดีเอ็นเอ(DNA)
ที่มา : https://sites.google.com/site/geneandcms/_/rsrc/1430303082999/home/khorngsrang-khxng-dna/chapter6-13.gif

• เป็นพอลินิวคลีโอไทด์ 2 สาย
• นิวคลีโอไทค์ทั้ง 2 สายจะเรียงตัวขนานกัน แบบสลับด้าน เรียกว่า Antipararelle โดยสายหนึ่งจะเรียงตัวจาก 3'→5' อีกสายจะต้องเรียงตัวจาก 5'→3' เสมอ
• หมู่เบสของทั้ง 2 สายจะเข้าคู่กัน โดย A จับพันธะคู่กับ T (A=T) และ C จับพันธะสามกับ G (C=G) เสมอ เรียกว่า Complementary base par

    2.2 โครงสร้างของ RNA เป็นพอลินิวคลีโอไทด์สายเดี่ยว (Sing strand) แต่อาจมีการคดโค้ง ทำให้เกิดรูปร่างต่างๆ

ภาพที่ 2 โครงสร้างของอาร์เอ็นเอ(RNA)
ที่มา : https://sites.google.com/site/sanchivamolekul/_/rsrc/1472858129285/home/krd-niw-khli-xik/10.jpg

• RNA เป็นสารพันธุกรรมในไวรัสบางชนิด และไวรอยด์ทุกชนิด
• RNA ในสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ทำหน้าที่เป็นตัวกลางสร้างโปรตีน พบได้ใน นิวเคลียส, ไซโทพลาสซึม, ไรโบโซม, คลอโรพลาสต์ และไมโทคอนเดรีย เป็นต้น

อ้างอิง : สรุปชีววิทยา มัธยมปลาย. กรุงเทพฯ : กรีนไลฟ์ พริ้นท์ติ้งเฮาร์, 2557.

ไขมัน (Lipid)

       

ภาพที่ 1 อาหารประเภทไขมัน
ที่มา : https://siripansiri.files.wordpress.com/2013/01/5497.gif

        ไขมัน สารโมเลกุลขนาดใหญ่ไม่ละลายน้ำ เกิดจากหน่วยย่อยคือ กรดไขมัน และกลีเซอรอล รวมตัวกัน มีองค์ประกอบหลัก คือ C H และ O

ประเภทของไขมัน
1. ไขมันเชิงเดี่ยว(Simple lipid) เกิดจากกรดไขมัน 3 โมเลกุล รวมกับ กลีเซอรอล 1 โมลกุล แบ่งออกเป็น 2 ชนิด ดังนี้
        1) ไตรกลีเซอไรด์(Triglyceride) มีสมการเคมีในการเกิดไขมัน ดังนี้

3 กรดไขมัน + 1 กลีเซอรอล → 1 ไขมัน(ไตรกลีเซอไรด์) + 3 น้ำ

• ไตรกลีเซอไรด์ เป็นไขมันชนิดที่พบมากที่สุดในธรรมชาติ 
• น้ำมันพืช(Oil) มีกรดไขมันไม่อิ่มตัวมาก จึงเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง
• ไขมันสัตว์(Fat) มีกรดไขมันอิ่มตัวมาก จึงเป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง

    1.2 ไข(Wax) เกิดจากกรดไขมัน 3 โมเลกุล + แอลกอฮอลล์ มีลักษณะเป็นของแข็ง โมเลกุลของแอลกอฮอล์ที่มาจับมักมีขนาดใหญ่กว่ากลีเซอรอลมาก ทำให้แวกซ์เป็นของแข็ง บริเวณที่พบแวกซ์ เช่น คิวตินที่เคลือบใบของพืช

2. ไขมันเชิงซ้อน(Complex lipid) เกิดจากรดไขมัน 2 โมเลกุล + สารอื่น + กลีเซอรอล เช่น 

    2.1 ฟอสโฟลิพิด(Phospholipid) เกิดจากกรดไขมัน 2 โมเลกุล + หมู่ฟอสเฟต + กลีเซอรอล เป็นส่วนประกอบสำคัญของเยื่อหุ้มเซลล์ ทำหน้าที่เลือกให้สารบางชนิดผ่านเข้าออกเซลล์ พบมากในเซลล์สมองและเส้นประสาท

    2.2 ไกลโคลิพิด(Glycolipid) เกิดจากกรดไขมัน 2 โมเลกุล + คาร์โบไฮเดรต + กลีเซอรอล พบมากในเซลล์สมองและเส้นประสาท เป็นองค์ประกอบหลักของเนื้อเยื่อประสาท(Myeilin Sheath) ทำให้นำกระแสประสาทได้เร็วขึ้น

    2.3 ไลโปโปรตีน(Lypoprotein) ไขมันที่โปรตีนจับอยู่ในอัตราส่วนที่แตกกันไป มีหน้าที่เป็นตัวขนส่งไขมันในเลือด และเป็นส่วนประกอบของเยื่อหุ้มเซลล์

3. อนุพันธ์ไขมัน(Derived lipid) มีสมบัติทางกายภาพเหมือนไขมัน คือ ไม่ละลายน้ำ เช่น สเตอรอยด์

    3.1 คอเลสเทอรอล(Chlolesterol) ร่างกายใช้เป็นสารตั้งต้นในการสร้างฮอร์โมนเพศทุกชนิด สร้างน้ำดี สร้างสารที่จะเปลี่ยนไปเป็นวิตามินดี เมื่อได้รับแสงอาทิตย์ และเป็นฉนวนของเส้นประสาทต่าง ๆ 

    3.2 ฮอร์โมนสเตอรอยด์(Steroid hormone) คือฮอร์โมนเพศและฮอร์โมนจากท่อหมวกไตชั้นนอก เช่น 

        1) ฮอร์โมนเพศหญิงหรือเอสโตรเจน(Estrogen hormone)

ภาพที่ 2 โครงสร้างของ Estrogen hormone
ที่มา : http://helios.hampshire.edu/~msbNS/ns121/images/estrogen.gif

        2) ฮอร์โมนเพศชายหรือแอนโดรเจน(Androgen)

ภาพที่ 3 โครงสร้างของ Androgen hormone
ที่มา : http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/1organic/graphics/30a.gif

        3) ฮอร์โมนที่เกี่ยวกับการตั้งครรภ์หรือโปรเจสติน(Progestin)

ภาพที่ 4 โครงสร้างของ Progestin hormone
ที่มา : http://www.vcharkarn.com/userfiles/19660/13%20(54).jpg

อ้างอิง : สรุปชีววิทยา มัธยมปลาย. กรุงเทพฯ : กรีนไลฟ์ พริ้นท์เฮ้าท์, 2557.

โปรตีน (Protein)

       

ภาที่ 1 อาหารประเภทไปรตีน
ที่มา : http://www.diyetkilo.net/wp-content/uploads/2017/03/ramazanda-dukan-diyeti-1.jpg

        โปรตีนเป็นหน่วยโครงสร้างหลักของร่างกาย โปรตีนเป็นพอลิเมอร์ที่มีมอนอเมอร์ คือ กรดอะมิโน(Amino acid) เชื่อมต่อกันด้วยพันธะเพปไทด์(Peptide bond)โปรตีนทุกชนิดจะมีธาตุพื้นฐานคือ C H O และ N เป็นองค์ประกอบหลัก
1. โครงสร้างของกรดอะมิโน คือ กรดอินทรีย์ที่มีหมู่ฟังก์ชัน คาร์บอกซิล และหมู่อะมิโน เกาะอยู่บนคาร์บอนอะตอมเดียวกัน
2.ประเภทของกรดอะมิโน
    กรดอะมิโนมีทั้งหมด 20 ชนิด แบ่งได้ 2 ประเภทดังนี้
    2.1 กรดอะมิโนจำเป็น ได้แก่
          1) พบในผู้ใหญ่มี 8 ชนิด ได้แก่ ลิวซีน ไอโซลิวซีน ไลซีน เมไธโอนีน ฟีนิลอลานีน ทริโอนีน ทริปโตเฟน วาลีน
          2) วัยเด็กมี 10 ชนิด ได้แก่ ลิวซีน ไอโซลิวซีน ไลซีน เมไธโอนีน ฟีนิลอลานีน ทริโอนีน ทริปโตเฟน วาลีน อาร์จีนีน และ ฮิสทิดีน
3.โครงสร้างโปรตีน
    เป็นพอลิเมอร์ของกรดอะมิโนจำนวนมากที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะเพปไทด์ โดยโครงสร้างของโปรตีนมี 4 ระดับ เรียงจากหน่วยย่อยสุดไปหาใหญ่สุด ดังนี้
    3.1 โครงสร้างปฐมภูมิ เกิดจากกรดอะมิโนเรียงตัวกันเป็นสายพอลิเพปไทด์ ความผิดปกติของโปรตีนจะเกิดขึ้นในโครงสร้างระดับนี้ คือ เกิดจากการเรียงตัวที่ผิดไปของกรดอะมิโน

รูปที่ 1 โครงสร้างปฐมภูมิ
ที่มา : https://image.dek-d.com/27/0472/5011/121819169

    3.2 โครงสร้างทุติยภูมิ เกิดจากโมเลกุลกรดอะมิโนที่อยู่ในสายพอลิเพปไทด์เดียวกัน ทำปฏิกิริยาด้วยพันธะไฮโดรเจน เกิดขึ้นในตำแหน่งที่เว้นระยะห่างสม่ำเสมอทำให้เกิดโครงสร้างสามมิติของโปรตีน มี 2 รูปแบบหลัก คือ
        1.) แบบเกลียวอัลฟา (Alpha helix) เกิดพันธะในสาเดียวกัน
        2.) แบบพับจีบ (Bata pleated sheet) เกิดพันธะระหว่างสายติดกัน

รูปที่ 2 โครงสร้างทุติยภูมิ
ที่มา : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0b/Main_protein_structure_levels_pl_-_secondary_structure.svg/322px-Main_protein_structure_levels_pl_-_secondary_structure.svg.png

    3.3 โครงสร้างตติยภูมิ เกิดจากการทับซ้อนของสายพอลิเพปไทด์ เป็นโครงสร้างสามมิติ เป็นโครงสร้างสามมิติ การเกิดโครงร่างนี้จะเกี่ยวข้องกับสมดุลระหว่างแรงยึดเหนี่ยวต่างๆภายในโครงสร้างของโปรตีน

รูปที่ 3 โครงสร้างตติยภูมที่มา:http://cyberlab.lh1.ku.ac.th/elearn/faculty/veterin/vet69/Biochemistry%20Web%20Job/amino%20and%20protein/ribonuclease.jpg

    3.4 โครงสร้างจตุรภูมิ เกิดจากสายพอลิเพปไทด์มากกว่า 1 สายอยู่ร่วมกัน เช่น ฮีโมโกลบิน มี 4 สาย และ คอลลาเจน มี 3 สาย เป็นต้น โปรตีนแบบนี้อาจเรียกว่า "Oligomer" ก็ได้

รูปที่ 4 โครงสร้างจตุรภูมิ
ที่มา : http://www.vcharkarn.com/userfiles/19660/13%20(9).jpg

อ้างอิง : สรุปชีววิทยา มัธยมปลาย. กรุงเทพฯ : กรีนไลฟ์ พริ้นท์เฮ้าท์, 2557.

คาร์โบไฮเดรต (Carbohydrate)

ภาพที่ 1 อาหารประเภทคาร์โบไฮเดรต
ที่มา : https://cdn-images-1.medium.com/max/477/1*JsK0nviXYXzol4Sp7PfzyA.png

        คาร์โบไฮเดรตมีธาตุ C H และ O ได้จากกระบวนการสังเคราะห์แสงของพืช เช่น น้ำตาล แป้ง เมื่อร่างกายใช้ไม่หมดจะถูกเก็บสะสมในรูปของแป้งไว้ที่ตับ และเปลี่ยนกลับมาใช้งานในรูปกลูโคสได้
ชนิดของคาร์โบไฮเดรต แบ่งตามจำนวนหน่วยของน้ำตาลเป็น 3 ชนิด ดังนี้
1.โมโนแซ็กคาไรด์(Monosaccharides) คือ น้ำตาลหนึ่งหน่วย
    1.1 กลูโคส(Glucose) หรือ เดกซ์โตรส(Dextrose) เป็นผลึกสีขาวละลายน้ำได้ดี มีรสหวาน
    1.2 ฟรักโทส(Fructose) เป็นผลึกสีขาวละลายน้ำได้ดี พบในน้ำผึ้ง ผลไม้ และอสุจิ  หวานมากกว่ากลูโคส
    1.3 กาแลกโทส(Galactose) พบในน้ำนมรสหวานน้อยกว่ากลูโคส

ภาพที่ 2 โครงสร้างของ กลูโคส ฟรักโทส และกาแลกโทส
ที่มา : http://www.azaquar.com/sites/default/files/doc/ar_images/ar_chimie/ca_glucides3.gif

2.โอลิโกแซ็กคาไรด์(Oligosaccharides) ประกอบด้วยน้ำตาล 2-15 หน่วย เชื่อมต่อกันด้วยพันธุไกลโคซิดิก(Glycosidic bond)เกิดจาก C ตำแหน่งที่ 1 ของน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว ทำปฏิกิริยากับ C ตำแหน่งที่ 4 ของน้ำตาลตัวถัดไปและสูญเสียน้ำออกไป 1 โมเลกุล ที่พบมากในธรรมชาติ คือ ไดแซ็กคาไรด์(Disaccharide) ซึ่งเป็นน้ำตาลโมเลกุลคู่ เกิดจากน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว 2 โมเลกุล รวมตัวกัน
    2.1 มอลโทส(Maltose) ได้จากเมล็ดข้าวมอลต์ที่กำลังงอก พบในข้าวเจ้า ข้าวเหนียว
    2.2 แลคโทส(Lactose) พบในนมสัตว์เท่านั้น จึงเรียกว่า น้ำตาลนม
    2.3 ซูโครส(Sucrose) หรือ น้ำตาลทราย ส่วนใหญ่ได้จากอ้อย

ภาพที่ 3 โครงสร้างของแลกโทส
ที่มา http://119.46.166.126/self_all/selfaccess10/m4/biology4_2/lesson2/image/30.png

3.โพลิแซ็กคาไรด์(Polysaccharides) เป็นพอลิเมอร์ของโมโนแซ็กคาไรด์ 15 หน่วยขึ้นไป เชื่อมต่อกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก เป็นสารโมเลกุลใหญ่ไม่มีรสหวาน ไม่ละลายน้ำ และไม่มีคุณสมบัติในการรีดิวซ์

    3.1 แป้ง (Strach) คาร์โบไฮเดรตที่พืชเก็บสะสมไว้เป็นอาหารสำรอง ให้พลังงานแก่คนและสัตว์ได้ แป้งประกอบด้วยอะไมโลส(Amylose) ซึ่งเป็นพอลิเมอร์สายโซ่ตรงและอะไมโลเพกติน(Amylopectin) ซึ่งเป็นพอลิเมอร์กิ่งก้านสาขา

    3.2 ไกลโคเจน(Glycogen) เกิดจากกลูโคสที่มีมากเกินไปเก็บสะสมที่กล้ามเนื้อและตับไว้ใช้ในยามขาดแคลน

    3.3 เซลลูโลส(Cellulose) คือ โครงสร้างของพืช มนุษย์ไม่สามารถย่อยได้ แต่สัตว์เคี้ยวเอื้องย่อย3.4 ไคติน(Chitin) พบที่เปลือกของแมลง เปลือกกุ้ง กระดองปู เชื้อรา เขาสัตว์

    3.5 ลิกนิน(lignin) ช่วยเพิ่มความแข็งแรงให้กับเนื้อเยื่อพืช สะสมตามผนังเซลล์ของพืช

อ้างอิง : สรุปชีววิทยา มัธยมปลาย. กรุงเทพฯ : กรีนไลฟ์ พริ้นท์เฮ้าท์, 2557.