สารชีวโมเลกุล

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี

สารชีวโมเลกุล (อังกฤษ: biomolecule) หมายถึง สารอินทรีย์ที่สิ่งมีชีวิตสังเคราะห์ขึ้นเท่านั้น เช่น ไขมัน น้ำมัน โปรตีน คาร์โบไฮเดรต กรดนิวคลีอิก จัดเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของอาหารที่จำเป็นต่อร่างกาย มีโมเลกุลตั้งแต่ขนาดเล็กจนถึงขนาดใหญ่มาก มีธาตุไฮโดรเจนและคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลักแต่ละชนิดมีโครงสร้าง สมบัติและปฏิกิริยาที่ต่างกัน ทำให้มีหน้าทีและประโยชน์ต่อร่างกายแตกต่างกันไป

เนื้อหา 1 ประโยชน์ 2 ความหมายของสารชีวโมเลกุล 3 ประเภทของชีวโมเลกุล 4 คาร์โบไฮเดรต 5 ไขมัน 5.1 โคเลสเตอรอล 5.2 กรดไขมัน 6 ฮอร์โมน (Hormones) 7 โปรตีน 7.1 เอนไซม์ 8 กรดนิวคลีอิก 8.1 นิวคลีโอไซด์ และ นิวคลีโอไทด์ 9 อ้างอิง

[แก้] ประโยชน์

ชีวโมเลกุลมีความจำเป็นสำหรับการดำรงอยู่ของชีวิต ตัวอย่างเช่นมนุษย์ มีผิวหนังและขน ส่วนประกอบหลักของขนคือเคอราติน (keratin) ที่เกิดจากการจับกลุ่มกันเป็นก้อนของโปรตีน ซึ่งตัวมันเองก็เป็นพอลิเมอร์ที่ถูกสร้างจากกรดอะมิโน โดยกรดอะมิโนนั้นเปรียบเสมือนก้อนอิฐที่สำคัญในธรรมชาติที่จะประกอบ กันเป็นโมเลกุล ใหญ่ รูปแบบของก้อนอิฐอีกตัวหนึ่งคือ นิวคลีโอไทด์ (nucleotide) ซึ่งมีส่วนประกอบที่สำคัญ 3 ส่วนคือ

• พูรีน (purine) หรือ ไพริมิดีน(pyrimidine) ซึ่งเป็นด่าง
• น้ำตาล เพนโตส
• ฟอสเฟตกรุป

นิวคลีโอไทด์เหล่านี้มีหน้าที่สร้าง กรดนิวคลีอิก (nucleic acid)

[แก้] ความหมายของสารชีวโมเลกุล

ลักษณะที่สำคัญของสารชีวโมเลกุลเป็นดังนี้^[1]

• ประกอบด้วยธาตุขนาดเล็ก มีมวลโมเลกุลต่ำ เช่น C, H, O, N, S, P ธาตุชนิดอื่นมีพบบ้าง (เช่น Fe, Cu, Zn) แต่จัดว่าน้อยเมื่อเทียบกับน้ำหนักของร่างกาย แต่ก็มีความจำเป็นต่อการดำรงชีวิตด้วย
• เป็นสารประกอบของคาร์บอน โดยคาร์บอนจะเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์เกิดเป็นโครงร่างคาร์บอน จากนั้นอะตอมอื่นๆจะเติมเข้ามาในโครงร่างคาร์บอนนี้
• อะตอมที่เติมเข้ามาเรียกว่าหมู่ฟังก์ชัน (functional group) ซึ่งเป็นตัวกำหนดลักษณะเฉพาะของโมเลกุลนั้นๆ
• สารชีวโมเลกุลจะมีโครงสร้างสามมิติซึ่งมีบทบาทสำคัญในการทำงาน
• สารชีวโมเลกุลส่วนใหญ่อยู่ในรูปอสมมาตร
• สารชีวโมเลกุลจะเกิดจากหน่วยขนาดเล็ก (monomer) ที่มีโครงสร้างใกล้เคียงกัน จัดเรียงตัวเป็นโมเลกุลที่ใหญ่ขึ้น (polymer) การรวมตัวกันนี้ต้องใช้พลังงาน ส่วนการย่อยสลายโพลีเมอร์จะได้พลังงาน

[แก้] ประเภทของชีวโมเลกุล

ชีวโมเลกุลขนาดต่างๆ ที่พบในธรรมชาติมีดังนี้:

• โมเลกุลขนาดเล็ก:
  • ลิพิด, ฟอสโฟลิพิด, ไกลโคลิพิด, สเตอรอล
  • ไวตามิน
  • ฮอร์โมน, นิวโรทรานสมิตเตอร์
  • คาร์โบไฮเดรต, น้ำตาล
  • ไดแซคคาไรด์
• โมโนเมอร์:
  • กรดอะมิโน
  • นิวคลีโอไทด์
  • ฟอสเฟต
  • โมโนแซคคาไรด์
• พอลิเมอร์:
  • เปปไทด์, โอลิโกเปปไทด์, พอลิเปปไทด์, โปรตีน
  • กรดนิวคลีอิก, ได้แก่ DNA, RNA
  • โอลิโกแซคคาไรด์, พอลิแซคคาไรด์
• แมคโครโมเลกุล:
  • พรีออน (Prion)
  • เอนไซม์

[แก้] คาร์โบไฮเดรต

ดูบทความหลักที่ คาร์โบไฮเดรต

คาร์โบไฮเดรต เป็นสารอินทรีย์ที่ประกอบด้วย ธาตุ คาร์บอน (C) ไฮโดรเจน (H) และ ออกซิเจน (O) มีโ มเลกุลตั้งแต่ขนาดเล็กจนถึงขนาดใหญ่มาก เป็นสารอาหารที่มีความสำคัญและจำเป็นต่อสิ่งมีชีวิต เนื่องจาก เป็นสารอาหารสำคัญที่ให้พลังงาน และทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบของเซลล์ต่าง และน้ำไขข้อในสัตว์

• คาร์โบไฮเดรตสามารถจำแนกตามสมบัติทางกายภาพและ ทางเคมี ได้ 2 พวก คือ
  • พวกที่เป็นน้ำตาล
  • พวกที่ไม่ใช่น้ำตาล (แป้ง และเซลลูโลส)
• คาร์โบไฮเดรตสามารถจำแนกตามโมเลกุล สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท คือ
  • โมโนแซคคาไรด์ (Monosaccharide) เป็นคาร์โบไฮเดรตในรูปน้ำตาลธรรมดาที่สุด (simple sugars) ตัวอย่างของ โมโนแซคคาไรด์ คือ

1. เฮกโซส (hexose) ได้แก่
   1. กลูโคส (glucose)
   2. ฟรุกโตส (fructose)
   3. แกแลคโตส (galactose)
2. เพนโตส (pentose) ได้แก่
   1. ไรโบส (ribose)
   2. ดีออกซิไรโบส (deoxyribose)

• • ไดแซ็กคาไรด์ (Disaccharide) เกิดจากการรวมตัวกันของ โมโนแซคคาไรด์ 2 โมเลกุลตัวอย่างของ ไดแซคคาไรด์ คือ

1. ซูโครส (sucrose)
2. มอลโตส (maltose)
3. แลคโตส (lactose)

• • พอลิแซ็กคาไรด์ (Polysaccharide) เป็นการเชื่อมต่อกันของโมเลกุล โมโนแซคคาไรด์ เป็นสารประกอบซับซ้อนคาร์โบไฮเดรตที่ไม่มีรสหวาน เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีกิ่งก้านสาขาเชื่อมต่อ ไม่ละลายน้ำ ไม่เป็นผลึก ตัวอย่างของ พอลิแซคคาไรด์ คือ

1. แป้ง (starch)
2. เซลลูโลส (cellulose)
3. ไกลโคเจน (glycogen)

[แก้] ไขมัน

ดูบทความหลักที่ ไขมัน

ไขมันประกอบด้วย คาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน โมเลกุลของไขมัน ประกอบด้วยกรีเซอรีน 1 โมเลกุล และกรดไขมัน 3 โมเลกุล ซึ่งอาจเป็นกรดไขมันชนิดเดียวกันหรือต่างกันได้ ไขมันมีหลายชนิด แล้วแต่ชนิดของกรดไขมันที่เป็นส่วนประกอบ ไขมันในอาหาร ประกอบด้วย ไตรกลีเซอไรด์ (Triglycerides) เป็นส่วนใหญ่ และ โคเลสเตอรอล (Cholesterol) เป็นส่วนน้อย ไตรกลีเซอไรด์เมื่ออยู่ในรูปของแข็งที่อุณหภูมิห้องปกติจะเรียกว่าไขมัน(Fat) หากเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้องปกติจะเรียกว่าน้ำมัน(Oil)

[แก้] โคเลสเตอรอล

เป็นไขมันที่ไม่จัดเป็นสารอาหาร เนื่องจากในร่างกายสร้างได้เองและเพียงพอ ไม่มีในพืช มีแต่ในสัตว์ ได้แก่ สมอง ไข่แดง หอย กุ้ง ปู เนย เครื่องในสัตว์ เป็นสารเบื้องต้นในการสร้างฮอร์โมนเพศทุกชนิด สร้างน้ำดี ฯลฯ กรดไขมันอิ่มตัวจะรวมตัวกับโคเลสเตอรอล เกาะตามผนังหลอดเลือด ทำให้เกิดการอุตัน การรับประทานกรดไขมันจำเป็น เช่น ไลโนเรอิก จะช่วยลดความเสี่ยงที่จะเกิดโรคหลอดเลือดอุดตันได้ ไตรกลีเซอไรด์เป็นไขมันที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมีระหว่างกรดไขมันกับกลีเซอรอล เป็นส่วนใหญ่ของไขมันที่อยู่ในอาหาร และเป็นองค์ประกอบถึง 99% ในน้ำมันพืช เป็นแหล่งพลังงาน ที่สำคัญ

• ไขมันทั่วไป เกิดจากกรดไขมันกับแอลลกอฮอล์ ในโมเลกุลไขมันจะประกอบด้วย กลีเซอรอล และกรดไขมัน แบ่งออกเป็นสามชนิดคือ
• ไขมัน
• น้ำมัน
• ขี้ผึ้ง

• ไขมันเชิงประกอบ

ไขมันเชิงประกอบ เป็นไขมันที่สารอื่นอยู่ด้วยนอกเหนือจาก คาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน PO4 , N, S เช่นฟอสฟอลิปิด ส่วนใหญ่ฟอสฟอลิปิดจะเป็นองค์ประกอบหลักของเยื่อหุ้มเซลต่างๆ

• ไขมันอื่นๆ ได้จาก 2 พวก แรกทำปฏิกิริยากัน

[แก้] กรดไขมัน

ดูบทความหลักที่ กรดไขมัน

กรดไขมัน เป็นกรดที่เกิดในธรรมชาติจากการไฮโดรลิซิสไตรกลีเซอไรด์ กรดไขมันที่พบโดยทั่วไปจะมีจำนวนของคาร์บอนเป็นเลขคู่ ที่พบมากคือ 16 หรือ 18 อะตอม กรดไขมันในธรรมชาติมีประมาณ 40 ชนิด มีโครงสร้างที่ประกอบด้วยโซ่ยาวซึ่งเกิดจากธาตุคาร์บอน และหมู่คาร์บอกซิลซึ่งมีสมบัติเป็นกรด กรดไขมันแบ่งออกเป็น2ประเภท คือ

• กรดไขมันอิ่มตัว (saturated fatty acids) เป็นกรดไขมันที่มีพันธะระหว่างคาร์บอนเป็นพันธะเดี่ยวทุกพันธะ กรดไขมันอิ่มตัวที่พบมากที่สุด ได้แก่ กรดสเตียริก กรดไขมันอิ่มตัวพบมากในไขมันสัตว์และน้ำมันมะพร้าว
• กรดไขมันไม่อิ่มตัว (unsaturated fatty acids) เป็นกรดไขมันที่มีพันธะระหว่างคาร์บอนอย่างน้อย 1 ตำแหน่งที่เป็นพันธะคู่ กรดไขมันไม่อิ่มตัวที่พบมากที่สุด ได้แก่ กรดโอเลอิก กรดไขมันไม่อิ่มตัวพบมากในน้ำมันจากพืช สามารถใช้ไอโอดีนทดสอบได้

[แก้] ฮอร์โมน (Hormones)

ฮอร์โมน ถูกผลิตใน ต่อมไร้ท่อ และถูกปลดปล่อยออกมาสู่กระแสเลือด มันมีหน้าที่หลากหลายในหลายอวัยวะประกอบด้วยการควบคุม เส้นทางการเผาผลาญ (metabolic pathway) และควบคุมกระบวนการขนส่งผ่านเมมเบรน ฮอร์โมน อาจแบ่งได้เป็น 3 กลุ่มโครงสร้างดังนี้:

• สเตอรอยด์ (steroid) เป็นประเภทหนึ่งของฮอร์โมนที่มีหลายหน้าที่ และสเตอรอยด์ทุกตัวจะถูกผลิตจาก คอเลสเตอรอล
• อะมีนธรรมดา หรือ กรดอะมิโน
• เปปไทด์ หรือ โปรตีน

[แก้] โปรตีน

ดูบทความหลักที่ โปรตีน

โปรตีน คือ สารชีวโมเลกุลประเภทสารอินทรีย์ที่ประกอบด้วยธาตุ C, H, O, N เป็นองค์ประกอบสำคัญนอกจากนั้นยังมีธาตุอื่น ๆ เช่น S, P, Fe, Zn ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของโปรตีน

องค์ประกอบย่อยของโปรตีนเรียกว่ากรดอะมิโน โปรตีนและเพปไทด์ ประกอบด้วยกรดอะมิโนเรียงตัวกันเป็นสายยาวโดยมีพันธะเพปไทด์เป็นพันธะเชื่อมโยง พันธะเพปไทด์ เป็นพันธะเอไมด์ ที่เกิดจากการรวมตัวกันของหมู่คาร์บอกซิลของกรดอะมิโนตัวที่หนึ่งกับหมู่อะมิโนของกรดอะมิโนตัวถัดไปและมีการสูญเสียน้ำหนึ่งโมเลกุล

[แก้] เอนไซม์

ดูบทความหลักที่ เอนไซม์

เอนไซม์เป็นโปรตีนชนิดหนึ่ง แต่เป็นโปรตีนที่ทำหน้าที่เชิงชีวภาพเฉพาะ ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในสิ่งมีชีวิต

[แก้] กรดนิวคลีอิก

ดูบทความหลักที่ กรดนิวคลีอิก

กรดนิวคลีอิก ( nucleic acid ) เป็นสารชีวโมเลกุลที่มีขนาดใหญ่ทำหน้าที่เก็บและถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุ์กรรมของสิ่งมีชีวิต จากรุ่นหนึ่งไปยังรุ่นต่อไปให้แสดงลักษณะต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต นอกจากนี้ยังทำหน้าที่ควบคุมการเจริญเติบโตและกระบวนการต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต กรดนิวคลีอิกมี 2 ชนิดคือ DNA ( deoxyribonucleic acid ) และ RNA ( ribonucleic acid ) โมเลกุลของกรดนิวคลีอิก ประกอบด้วยหน่วยย่อยที่เรียกว่า นิวคลีโอไทด์ ( nucleotide ) โมเลกุล DNA ประกอบด้วยพอลินิวคลีโอไทด์ 2 สายเรียงตัวสลับทิศทางกันและมีส่วนของเบสเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจนโมเลกุลบิดเป็นเกลียวคล้ายบันไดเวียน ส่วนRNA เป็นพอลินิวคลีอิกเพียงสายเดียว DNA และRNA มีน้ำตาลที่เป็นองค์ประกอบต่างกันใน DNA เป็นน้ำตาลดีออกซีไรโบส ( deoxyribose sugar ) ส่วนในRNA เป็นน้ำตาลไรโบส (ribose sugar) เบสที่พบใน DNA และ RNA มีบางชนิดที่เหมือนกัน และบางชนิดต่างกัน

[แก้] นิวคลีโอไซด์ และ นิวคลีโอไทด์

ดูบทความหลักที่ นิวคลีโอไทด์

นิวคลีโอไซด์ เป็นโมเลกุลที่เกิดจากการเชื่อมต่อกันระหว่าง นิวคลีโอเบส(nucleobase) กับวงแหวน ไรโบส (ribose) ตัวอย่างเช่น

• ไซติดีน (cytidine)
• ยูริดีน (uridine)
• อะดีโนซีน (adenosine)
• กัวโนซีน (guanosine)
• ไทมิดีน (thymidine)
• อินอซีน (inosine)

นิวคลีโอไซด์สามารถจะถูก ฟอสฟอริเลต โดยเอนไซม์ ไคเนส ใน เซลล์ และได้เป็น นิวคลีโอไทด์ ซึ่งจะเป็นโมเลกุลพื้นฐานของ DNA (deoxyribonucleic acid) และRNA (ribonucleic acid)

[แก้] อ้างอิง