วิชาการ.คอม-บทเรียนออนไลน์-สารอินทรีย์ | บทเรียน วิชาการ.คอม
ชีววิทยา
 

สารอินทรีย์

สร้างเมื่อ 11 เม.ย. 2554 15:09:54
  • ระดับม.4
  • 6,315 view

สารอินทรีย์


คำถามนำ 
สารอินทรีย์มีการจัดเรียงตัวของอะตอมของคาร์บอนไฮโดรเจนและธาตุอื่นๆ อย่างไร   และสารอินทรีย์แต่ละชนิดมีความสำคัญต่อร่างกายอย่างไร

จากที่กล่าวมาแล้วว่า   สารอินทรีย์เป็นสารที่มีธาตุคาร์บอนและไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบ   นอกจากนี้สารอินทรีย์ส่วนใหญ่ ยังมีธาตุออกซิเจนเป็นองค์ประกอบ   และสารอินทรีย์บางชนิดอาจมีไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และกำมะถันเป็นองค์ประกอบอยู่ด้วย สารอินทรีย์ที่พบในสิ่งมีชีวิต เรียกว่า สารชีวโมเลกุล(biological molecule)


นักเรียนสงสัยหรือไม่ว่า   ธาตุคาร์บอนและไฮโดรเจนรวมตัวกับธาตุอื่นก่อให้เกิดสารอินทรีย์อะไรบ้างอย่างไร

คาร์บอนมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากับ 4 การรวมกับอะตอมของธาตุอื่น   เกิดขึ้นจากการสร้างพันธะโคเวเลนซ์โดยการใช้อิเล็กตรอนคู่ร่วมพันธะ   ซึ่งอาจเป็นได้ทั้งพันธะเดี่ยว พันธะคู่ และพันธะสาม เช่น การสร้างพันธะเดี่ยวของอีเทน พันธะคู่ของเอทิลีน และ พันธะสามของอะเซทิลีน ดังภาพที่ 3-6


ภาพที่ 3-6 อะตอมธาตุคาร์บอนที้เกิดพันธะโคเวเลนซ์กับอะตอมของไฮโดรเจนที่เป็นพันธะเดี่ยว พันธะคู่ และพันธะสาม

จะเป็นได้ว่านอกจากการรวมกับอะตอมของธาตุอื่นแล้ว อะตอมของคาร์บอนรวมกับไฮโดรเจน   กลายเป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่มีโครงสร้างหลายแบบ

ส่วนประกอบของสารอินทรีย์ที่จะเข้าไปเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาต่างๆ มากที่สุดคือ หมู่ฟังก์ชัน(functional group) หมายถึงอะตอมหรือกลุ่มของอะตอม   ซึ่งมีการแสดงออกที่จำเพาะต่อโมเลกุลของสารที่ทำปฏิกิริยา   ซึ่งได้แก่ หมู่ฟังก์ชันต่อไปนี้

ตารางที่ 3.1 หมู่ฟังก์ชันที่พบในสารอินทรีย์บางชนิด

สารอินทรีย์ที่พบในสิ่งมีชีวิตมีหลายชนิด เช่น คาร์โบไฮเดรต โปรตีน ลิพิด กรดนิวคลีอิก เป็นต้น


3.2.1   คาร์โบไฮเดรต

คาร์โบไฮเดรต เป็นสารอินทรีย์ที่ประกอบไปด้วยธาตุคาร์บอน ไฮโดรเจนและออกซิเจน มีอัตราส่วนของอะตอมไฮโดรเจนต่อออกซิเจนเท่ากับ 2:1 และมีสูตรโมเลกุลทั่วไปเป็น (CH2O)n โดยที่ n มีค่าตั้งแต่ 3 ขึ้นไป คาร์โบไฮเดรตที่เรารู้จักกันดีคือ น้ำตาลชนิดต่างๆ และแป้ง สามารถแบ่งคาร์โบไฮเดรตตามขนาดของโมเลกุลได้เป็น 3 พวก ใหญ่ๆ คือ มอโนแซ็กคาไรด์ (monosaccharide) โอลิโกแซ็กคาไรด์(oligosaccharide) และพอลิแซ็กคาไรด์ (polysaccharide)


รู้หรือเปล่า ?   
เพื่อบ่งบอกจำนวนคาร์บอนในมอโนแซ็กคาไรด์ จึงมักจะเรียกชื่อ น้ำตาลตามจำนวนคาร์บอนที่เป็นองค์ประกอบดังนี้


มอโนแซ็กคาไรด์ เป็นคาร์โบไฮเดรตที่มีขนาดโมเลกุลเล็กที่สุด   จึงอาจเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า น้ำตาลเชิงเดี่ยว (simple sugar) มีรสหวาน ละลายในน้ำ โมเลกุลของมอโนแซ็กคาไรด์อาจประกอบด้วยอะตอมของธาตุคาร์บอนตั้งแต่ 3-7 อะตอม

มอโนแซ็กคาไรด์ที่พบมากในธรรมชาติมักเป็นชนิดที่มีอะตอมของคาร์บอน 5 หรือ 6 อะตอม เช่น ไรโบสมีคาร์บอน 5 อะตอม แต่ที่พบทั่วๆ ไปมีคาร์บอน 6 อะตอม เช่น กลูโคส กาแลกโทส ฟรักโทส ซึ่งมีโครงสร้างดังตารางที่ 3.2


ตารางที่ 3.2 สูตรโครงสร้างของมอโนแซ็กคาไรด์และอาหารที่เป็นแหล่งของมอโนแซ็กคาไรด์


โอลอโกแซ็กคาไรด์ หมายถึง มอโนแซ็กคาไรด์ตั้งแต่ 2-10 โมเลกุลจับตัวกันด้วย พันธะไกลโคซิดิก(glycosidic   bond) โอลิโกแซ็กคาไรด์ที่ประกอบด้วยมอโนแซ็กคาไรด์ 2 โมเลกุล เรียกว่า ไดแซ็กคาไรด์ (dissaccharide)

 

รู้หรือเปล่า ? 
การนับเลขตำแหน่งของคาร์บอน   ในสูตรโครงสร้างโมเลกุลของน้ำตาลเฮกโซส  

การรวมตัวกันของมอโนแซ็กคาไรด์ 2 โมเลกุล ทำให้เกิดไดแซ็กคาไรด์ 1 โมเลกุล และน้ำ 1 โมเลกุล

ไดแซ็กคาไรด์ที่สำคัญได้แก่ มอลโทส แลกโทส และซูโครส

ซูโครส   เป็นน้ำตาลที่ใช้ประกอบอาหาร  พบได้ทั่วไปในผลไม้ พืชต่างๆ เช่น น้ำตาลที่ได้จากอ้อย มะพร้าวและตาล โมเลกุลของซูโคสประกอบด้วยกลูโคสและฟรักโทส ดังภาพที่ 3-7

ภาพที่ 3-7 ปฏิกิริยาเคมีของการสร้างน้ำตาลไดแซ็กคาไรด์

 

มอลโทสพบในข้าวมอลท์ และเกิดจากการย่อยแป้ง ซึ่งเป็นวัตถุดิบในการประกอบอาหาร และขนมหวาน มอลโทสประกอบด้วย กลูโคส 2 โมเลกุล รวมตัวกัน

แลกโทส เป็นน้ำตาลในน้ำนมซึ่งเป็นแหล่งอาหารสำคัญของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม   ในน้ำนมของมารดามีแลกโทสถึงร้อยละ 70 ไม่พบในพืช แลกโทสประกอบด้วยกาแลกโทสรวมตัวกับกลูโคส

ภาพที่ 3-8 น้ำตาลไดแซ็กคาไรด์


พอลิแซ็กคาไรด์ เป็นคาร์โบไฮเดรตโมเลกุลใหญ่ เกิดจากมอโนแซ็กคาไรด์ตั้งแต่ 11 จนถึง 1,000 โมเลกุล ต่อกันเป็นสายยาวพอลิแซ็กคาไรด์แตกต่างกันที่ชนิดและจำนวนของมอโนแซ็กคาไรด์ที่เป็นองค์ประกอบบางชนิดเป็นสายโซ่ยาวตรง   บางชนิดมีกิ่งก้านแยกออกไป   ตัวอย่างของพอลิแซกคาไรด์ที่ประกอบด้วยกลูโคสมาต่อกัน   ดังภาพที่ 3-9 เซลลูโลสเป็นสารอินทรีย์ที่มีมากที่สุดในโลก   ทำหน้าที่เป็นโครงสร้างหลักของผนังเซลล์พืช


รู้หรือเปล่า ?  
เซลลูโลสและอะไมเลสต่างประกอบด้วยกลูโคสต่อกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก แต่ในอะไมเลสเป็นแบบ \alpha    และเซลลูโลสเป็นแบบ  \beta    ที่คาร์บอนตำแหน่งที่ 1 ของน้ำตาลกลูโคส ดังนั้นเอนไซม์อะไมเลสจึงไม่สามารถละลายพันธะระหว่างโมเลกุลของกลูโคสในเซลลูโลสได้

แป้ง(starch) เป็นพอลิแซกคาไรด์ที่เก็บสะสมในเซลล์พืชมีโครงสร้างแบ่งเป็น 2 รูปแบบ คือ อะไมโลส (amylose) ประกอบด้วยกลูโคสเรียงตัวต่อกันเป็นเส้นยาว ไม่มีการแตกแขนง และ อะไมเลสเพกทิน(amylopecticn) ประกอบด้วยกลูโคสเรียงตัวต่อกันเป็นสายยาวมีแขนงแตกกิ่งก้าน

ไกลโคเจน เป็นพอลิแซ็กคาไรด์ที่เก็บไว้ในเซลล์ของสัตว์ประกอบด้วยกลูโคสที่ต่อกันเป็นสายยาวมีแขนงแตกกิ่งก้านออกไปเป็นสานสั้น ๆ จำนวนมาก   โครงสร้างของไกลโคเจนคล้ายอะไมโลเพกทินแต่แขนงของไกลโคเจนมีจำนวนแขนงมากกว่า

ภาพที่ 3-9 พอลิแกคาไรด์ชนิดต่างๆ

 

พอลิแซ็กคาไรด์บางชนิด เช่น ไคทิน(chitin) พบในเปลือกของพวกกุ้ง ปู ส่วนเพกทิน (pectin) พบในผนังเซลล์พืช เช่น บริเวณเปลือกผลส้มโอที่มีสีขาวดังภาพ

ภาพที่ 3-10 เปลือกกุ้งที่มีไคทินและเปลือกส้มโอส่วนสีขาวที่มีสารเพนทิน

 

คาร์โบไฮเดรต   มีหน้าที่สำคัญต่อสิ่งมีชีวิตเช่น มอโนแซ็กคาไรด์   โดยเฉพาะกลูโคสเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญในเซลล์ แป้ง และไกลโคเจนเป็นอาหารสะสมของพืชและสัตว์   โอลิโกแซ็กคาไรด์และพอลิแซ็กคาไรด์ เป็นส่วนประกอบของเซลล์เป็นโครงสร้างของเซลล์
-   ไกลโคเจนและเซลลูโลส   พบที่ส่วนใดในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต


3.2.2 โปรตีน

โปรตีนเป็นสารชีวโมเลกุลขนาดใหญ่ประกอบขึ้นจากหน่วยย่อยๆ ที่เรียกว่า กรดอะมิโน (amino acid) ซึ่งประกอบด้วยอะตอมของธาตุคาร์บอน ไฮโดรเจน ออกซิเจนและไนโตรเจน   นอกจกานี้โปรตีนบางชนิดยังประกอบด้วยอะตอมของธาตุอื่นๆ อีก เช่น ฟอสฟอรัส เหล็กและกำมะถัน เป็นต้น

ภาพที่ 3-11 โครงสร้างของกรดอะมิโนบางชนิด

 

จากภาพที่ 3-11 จะเห็นว่ากรดอะมิโนประอบด้วย 2 ส่วน ส่วนที่ในกรอบสี่เหลี่ยมซึ่งเหมือนกันในกรดอะมิโนทุกชนิด   ส่วนที่อยู่ในกรอบสี่เหลี่ยมจะประกอบด้วยหมู่อะมิโนและหมู่คาร์บอกซิล   ส่วนที่อยู่นอกกรอบสี่เหลี่ยมจะเป็นส่วนที่แตกต่างกันระหว่างกรดอะมิโนชนิดต่างๆ ซึ่งปกติจะใช้สัญลักษณ์ R แทนดังภาพที่ 3-12

ภาพที่ 3-12 สูตรโครงสร้างหลักของกรดอะมิโน

 

จากการศึกษากรดอะมิในพืชและสัตว์นักวิทยาศาสตร์ พบว่า มีกรดอะมิโนอยู่ประมาณ 20 ชนิด ที่เป็นองค์ประกอบส่วนใหญ่ของสิ่งมีชีวิตทั่วไป   กรดอะมิโนแต่ละชนิดสามารถต่อกันได้ด้วยพันธะโคเวเลนซ์ที่มีชื่อเฉพาะว่า พันธะเพปไทด์ (peptide bond) โครงสร้างซึ่งประกอบด้วยกรดอะมิโนที่ต่อกันเป็นสายนี้เรียกว่า เพปไทด์ ดังภาพที่ 3-13

ภาพที่ 3-13 เพปไทด์ซึ่งเกิดจากกรดอะมิโนต่อกันเป็นสายด้ววยพันธะเพปไทด์


รู้หรือเปล่า ? 
เพปไทด์ ประกอบด้วยกรดอะมิโนต่อกันเป็นสาย   เรียกตามจำนวนกรดอะมิโนที่มาต่อกันด้วยพันธะโคเวเลนซ์เช่น ไดเพปไทด์ (dipeptide) ประกอบด้วยกรดอะมิโน 2 หน่วย ไตรเพปไทด์(tripeptide) ประกอบด้วยกรดอะมิโน 3 หน่วย ถ้าประกอบด้วยกรดอะมิโนจำนวนมากเรียกว่า พอลิเพปไทด์(polypeptide)

โปรตีนอาจประกอบด้วยพอลิเพปไทด์ 1 สาย หรือมากกว่า 1 สาย เช่น โมเลกุลของฮีโมโกลบินประกอบด้วยพอลิเพปไทด์ 4 สาย ดังภาพที่ 3-14

ภาพที่ 3-14 โมเลกุลของฮีโมโกลบิน

 

การที่โปรตีนแต่ละชนิดมีสมบัติแตกต่างกัน   เนื่องจากมีลำดับของการเรียงตัวและจำนวนกรดอะมิโนแตกต่างกัน   หน้าที่ของโปรตีนภายในเซลล์จึงมีความหลากหลาย   บางชนิดทำหน้าที่เป็นโครสร้างเซลล์ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาภายในเซลล์ ควบคุมการทำงานของร่างกาย ทำหน้าที่เกี่ยวกับภูมิคุ้มกันเป็นต้น

ในสิ่งมีชีวิตต่างๆ โปรตีนที่มีหน้าที่คล้ายกันจะมีลำดับของกรดอะมิโนคล้ายคลึงกัน   โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสิ่งมีชีวิตที่มีบรรพบุรุษร่วมกัน

-   เพปไทด์ที่ประกอบด้วยกรดอะมิโน 4 ชนิด ชนิดละ 1 โมเลกุลจะสามารถมีสายเพปไทด์ที่มีลำดับของกรดอะมิโนที่แตกต่างกันได้กี่แบบ

สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีความต้องการกรดอะมิโนไม่เหมือนกัน เช่น แบคทีเรียบางชนิดสามารถสร้างกรดอะมิโนที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตได้เอง   ทำให้ไม่ต้องการกรดอะมิโนในรูปแบบของอาหาร

 

กรดอะมิโนที่ร่างกายต้องการและสังเคราะห์ขึ้นเองไม่ได้ต้องได้รับจากอาหาร เรียกว่า กรดอะมิโนที่จำเป็น ดังตาราง 3.3 ส่วนกรดอะมิโนที่ร่างกายสามารถสังเคราะห์ได้เอง เรียกว่า กรดอะมิโนที่ไม่จำเป็น แต่ถึงอย่างไรร่างกายของคนเราก็ต้องการกรดอะมิโนทั้งสองชนิด คนเราต้องการกรดอะมิที่จำเป็น 8-10 ชนิด ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับช่วงอายุ

ตารางที่ 3.3 กรดอะมิโนที่จำเป็นสำหรับคน

** อาร์จีนีนและฮีสทิดีน เป็นกรดอะมิโนที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโต และพัฒนาการในวัยเด็ก


3.2.3 ลิพิด 
ลิพิดเป็นสารประกอบที่ละลายได้น้อยในน้ำ   แต่ละลายได้ดีในตัวทำละลายในสารอินทรีย์ เช่น อีเทอร์ เบนซีน คลอโรฟอร์ม และเอทานอล เป็นต้น ลิพิดประกอบด้วยธาตุคาร์บอน ไฮโดรเจนและออกซิเจน    แต่มีอัตราส่วนจำนวนอะตอมของไฮโดรเจนต่อออกซิเจนไม่เท่ากับ 2:1 เหมือนคาร์โบไฮเดรต  ลิพิดมีหลายชนิดเช่น ไขมัน (fat)  น้ำมัน (oil)  ฟอสโฟลิพิด (phospholipid)  ไข (wax) และ  สเตอรอยด์ (steroid) ลิพิดมีโครงสร้างพื้นฐานทางเคมีหลายแบบ

ลิพิดให้พลังงานมากกว่าคาร์โบไฮเดรตและโปรตีนที่มีน้ำหนักเท่ากัน   และยังป้องกันการสูญเสียน้ำ   เป็นฉนวนช่วยควบคุมอุณหภูมิของร่างกาย  และป้องกันการกระทบกระแทรกของอวัยวะภายใน

 

ลิพิดแบ่งตามโครงสร้างได้เป็น 3 ชนิด คือ ลิพิดเชิงเดี่ยว(simple lipid)   ลิพิดเชิงซ้อน (complex lipid) และ อนุพันธ์ลิพิด (derived lipid)

ลิพิดเชิงเดี่ยว ประกอบด้วยกรดไขมันและแอลกอฮอล์ได้แก่ ไขมัน น้ำมัน ไข    ไขมันมีสถานะเป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง   ส่วนน้ำมันเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง   สำหรับไขเป็นสารที่ประกอบด้วยกรดไขมันโมเลกุลใหญ่กับแอลกอฮอล์มักไม่ละลายน้ำ   พบตามผิวหนัง ใบไม้และผลไม้บางชนิด

โมเลกุลของไขมันและน้ำมันประกอบด้วยแอลกอฮอล์ที่เรียกว่า กลีเซอรอล(glycerol) และ กรดไขมัน (fatty acid) จำนวนกรดไขมันในโมเลกุลของไขมันและน้ำมัน   ถ้ามีเพียงหนึ่งโมเลกุล เรียกว่า มอโนกลีเซอไรด์ (monoglyceride) มีสองโมเลกุลเรียกว่า  ไดกลีเซอไรด์(diglyceride) และถ้ามีกรดไขมันจำนวนสามโมเลกุลเรียกว่า  ไตรกลีเวอไรด์ (triglyceride)   ซึ่งเป็นลิพิดที่พบมากที่สุดในสัตว์และพืช


รู้หรือเปล่า ? 
สารประกอบแอลกอฮอล์มีสูตรทั่วไป R-OH สูตรโมเลกุลของกลีเซอรอลเป็น  C3H5(OH)3 กลีเซอรอลจึงเป็นสารประเภทแอลกอฮอล์
ในการรวมกันของโมเลกุลของกลีเซอรอลกับโมเลกุลของกรดไขมัน 1 โมเลกุลนั้น จะได้น้ำ 1 โมเลกุล การเกิดไตรกลีเซอไรด์จะได้น้ำ 3 โมเลกุล ดังภาพที่ 3-15

ภาพที่ 3-15 ก. โมเลกุลไขมันชนิดไตรกลีเซอไรด์
ข. การเกิดไขมันชนิดไตรกลีเซอไรด์

 

กรดไขมัน แบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ กรดไขมันอิ่มตัว (saturated fatty acid)  และกรดไขมันไม่อิ่มตัว(unsaturated fatty acid) กรดไขมันอิ่มตัว มีคาร์บอนทุกอะตอมต่อกันอยู่ด้วยพันธะเดี่ยว ดังภาพที่ 3-15 ส่วนกรดไขมันไม่อิ่มตัวมีบางพันธะระหว่างอะตอมของคาร์บอนเป็นพันธะคู่ ดังภาพที่ 3-16

ภาพที่ 3-16 โครงสร้างไขมันชนิดไตรกลีเซอไรด์ ซึ่งมีกรดไขมันชนิดไม่อิ่มตัวและอิ่มตัว

 

จากการศึกษาทางการแพทย์พบว่า   หากรับประทานอาหารที่ประกอบด้วยน้ำมันหรือกรดไขมันอิ่มตัวมากเกินไป   มีผลทำให้เกิดโรคหัวใจขาดเลือดและไขมันอุดตันในหลอดเลือดได้   โดยทั่วไปกรดไขมันอิ่มตัวได้จากไขมันสัตว์ เช่น เนย น้ำมันจากสัตว์ และน้ำมันพืชบางชนิด เช่น น้ำมันมะพร้าว น้ำมันปาลม์ เป็นต้น ส่วนกรดไขมันไม่อิ่มตัวได้จากน้ำมันพืชส่วนใหญ่ เช่น น้ำมันข้าวโพด น้ำมันถั่วเหลือง น้ำมันจากเมล็ดทานตะวัน เป็นต้น

กรดไขมันไม่อิ่มตัวบางชนิดเป็นสารที่ร่างกายสามารถสังเคราะห์ได้เอง จึงจัดว่าเป็น  กรดไขมันที่ไม่จำเป็น เช่น  กรดบิวไทริก (butyric acid) ส่วนกรดไขมันไม่อิ่มตัวบางชนิด  ร่างกายไม่สามารถสังเคราะห์   และจำเป็นต่อการเจริญของร่างกายจึงจัดว่าเป็นกรดไขมันที่จำเป็น เช่น  กรดไลโนเลอิก (linoleic acid) กรดไลเลนิก (linolenic acid)  และกรดอะแรคไคโดนิก (arachidonic acid) เป็นต้น

ลิพิดเชิงซ้อน ประกอบด้วยกรดไขมัน และแอลกอฮอล์ ที่มีสารประกอบอื่นเจือปน เช่น ฟอสโฟลิพิดและ ไกลโคลิพิด (glycolipid)   ฟอสโฟลิพิดเป็นไขมันที่มีโครงสร้างทางเคมีคล้ายกับไตรกลีเซอไรด์ ดังภาพที่ 3-17 แตกต่างกันที่หมู่ของกรดไขมัน 1 หมู่จะมีหมู่ฟอสเฟตเป็นองค์ประกอบ ฟอสโฟลิพิดเป็นองค์ประกอบหลักของเยื่อหุ้มเซลล์

ภาพที่ 3-17 โครงสร้างของฟอสโฟลิพิด

 

ไกลโคพิดเป็นลิพิดที่มีคาร์โบไฮเดรตเป็นองค์ประกอบพบมากในเยื่อหุ้มเซลล์ เนื้อเยื่อประสาทสมอง

อนุพันธ์ลิพิด เป็นสารประกอบที่มีโครงสร้างแตกต่างจากลิพิดทั่วไป   ในที่นี้จัดเป็นลิพิดชนิดหนึ่ง เนื่องจากมีสมบัติทางฟิสิกส์คล้ายลิพิดอื่น เช่น ละลายได้ในสารละลายอินทรีย์ ตัวอย่างอนุพันธ์ลิพิดที่สำคัญ เช่น สเตอรอยด์ มีโครงสร้างทั่วไปเป็นวงแกวน 4 วง ประกอบด้วยจำนวนอะตอมของคาร์บอน 17 อะตอม และ หมู่ R ซึ่งจะแตกต่างกันตามแต่ชนิดของสเตอรอยด์ดังภาพที่ 3-18

ภาพที่ 3-18 โครงสร้างทั่วๆ ไปของสเตอรอยด์

 

สเตอรอยด์ที่พบทั่วไปคือ คอเลสเทอรอล (cholesterol) เป็นองค์ประกอบของเยื่อหุ้มเซลล์ และสเตอรอยด์บางชนิดเป็นฮอร์โมนเพศ เช่น   โพรเจสเทอโรน(progesterone) และ เทสโทสเทอโรน(testosterone) ดังภาพที่ 3-19

ภาพที่ 3-19 สูตรโครงสร้างของสเตอรอยด์บางชนิด
ก. เทสเทอโรน
ข.โพรเจสเทอโรน
ค.คอเลสเทอรอล


3.2.4 กรดนิวคลีอิก 
กรดนิวคลีอิก (nucleic acid) เป็นสารชีวโมเลกุลที่มีขนาดใหญ่ทำหน้าที่เก็บและถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต จากรุ่นหนึ่งไปยังรุ่นต่อไปให้แสดงลักษณะต่างๆ ของสิ่งมีชีวิต นอกจากนี้ยังทำหน้าที่ควบคุมการเจริญเติบโตและกระบวนการต่างๆ ของสิ่งมีชีวิต กรดนิวคลิอิกมี 2 ชนิดคือ DNA (deoxyribonucleic acid) และ RNA (ribonucleic acid)

โมเลกุลของกรดนิวคลิอิก   ประกอบด้วยหน่วยย่อยที่เรียกว่านิวคลีโอไทด์(nucleotide) ดังภาพที่ 3-20ก. โมเลกุลของนิวคลีโอไทด์ประกอบด้วยส่วนย่อย 3 ส่วน ได้แก่ หมู่ฟอสเฟต น้ำตาลที่มีคาร์บอน 5 อะตอม และเบสที่มีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบนิวคลีโอไทด์มีอยู่ด้วยกันหลายชนิด    แตกต่างกันตามส่วนประกอบที่เป็นเบส และน้ำตาล ดังภาพที่ 3-20ข.  

ภาพที่ 3-20 ก. โครงสร้างของนิวคลีโอไทด์ใน DNA ข. ชนิดของนิวคลีโอไทด์
นอกจากนี้นิวคลีโอไทด์ยังเป็นสารให้พลังงาน เช่น ATP (adenosine triposphate)
นิวคลีโอไทด์จะเรียงตัวอย่างต่อกันเป็นสายยาว เรียกว่า พอลินิวคลีโอไทด์ (polynucleotide)


รู้หรือเปล่า ? 
น้ำตาลดีออกซีไรโบสคาร์บอนที่ตำแหน่งที่ 2 จับกับไฮโดรเจน   แต่น้ำตาลไรโบสจับกับหมู่ไฮโดรอกซิล

 

โมเลกุล DNA ประกอบด้วยพอลินิวคลีโอไทด์ 2 สาย เรียงตัวสลับทิศทางกันและมีส่วนของเบสเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจน ดังภาพที่ 3-21 โมเลกุลบิดเป็นเกลียวคล้ายบันไดเวียนส่วน RNA เป็นพอลิคลีโอไทด์เพียงสายเดียว

DNA และ RNA มีน้ำตาลที่เป็นองค์ประกอบต่างกัน ใน DNA เป็นส่วนน้ำตาลดีออกซีไรโบส (deoxyribose sugar) ส่วนใน RNA เป็นส่วนน้ำตาลไรโบส (ribose sugar) เบสที่พบใน DNA และ RNA มีบางชนิดที่เหมือนกัน และบางชนิดต่างกัน ซึ่งนักเรียนจะได้ศึกษาในบทเรียนชีววิทยาต่อไป

ภาพที่ 3-21 ก. RNA ข. DNA


3.2.5 วิตามิน 
วิตามินเป็นสารชีวโมเลกุลที่จำเป็นต่อสิ่งมีชีวิต   มีหน้าที่ควบคุมการทำงานต่างๆ ในร่างกายให้เป็นปกติ   ร่างกายต้องการวิตามินในปริมาณที่น้อยมาก   แต่ถ้าขาดไปจะทำให้มีอาการผิดปกติ   วิตามินเป็นสารที่ให้พลังงานแก่ร่างกาย   และไม่เป็นองค์ประกอบของเนื้อเยื่อร่างกาย   แต่เป็นองค์ประกอบที่สำคัญต่อการทำงานของโปรตีนและเอนไซม์ต่างๆ วิตามินจำแนกได้เป็น 2 ประเภท ดังตารางที่ 3.4

ตารางที่ 3.4 ชนิดของวิตามินที่ละลายในไขมันและในน้ำ

 

วิตามินแต่ละประเภทที่พบยังแบ่งออกเป็นชนิดต่างๆ ได้อีกหลายชนิด ชนิดที่พบมากที่สุด คือ วิตามิน บี (B cmoplex) มีประมาณเกือบ 20 ชนิด แต่ทราบสูตรโครงสร้างแล้วมีประมาณ 10 ชนิด เช่น วิตามิน  B1 (thiamine)  วิตามิน  B(riboflavin)  กรดโฟลิก (folic acid) ไนอะซิน (niacin) ไบโอทิน(biotin) วิตามิน B12(cobalamin หรือ cyanocobalamin) เป็นต้น

 

สารอาหารเหล่านี้เมื่อเข้าสู่ร่างกายจะถูกลำเลียงไปสู่เซลล์ซึ่งเซลล์นำสารอาหารไปใช้ในกระบวนการต่างๆ ซึ่งเป็นปฏิกิริยาเคมีในเซลล์ สิ่งที่น่าสงสัย คือ ปฏิกิริยาเคมีในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นได้อย่างไร