ความเห็นเพิ่มเติมที่ 61 20 พ.ย. 2549 (22:03) พลังงานในสิ่งมีชีวิต
สิ่งมีชีวิตที่ใช้พลังงานแสงเพื่อการดำรงชีวิต เรียกว่า โฟโต
โทรฟ(Phototroph) หรือ Phototrophic organism ได้แก่ พืช
สาหร่าย และแบคทีเรียบางชนิด
สิ่งมีชีวิตที่ใช้พลังงานจากการรับสารเคมี(สารอินทรีย์)ต่าง
ๆ จากสิ่งแวดล้อมเรียกว่า เคโมโทรฟ (Chemotroph หรือ
Chemotrophic organism) ได้แก่ สัตว์ต่าง ๆ เห็ดรา และ
แบคทีเรียทั่ว ๆ ไป
พลังงานกระตุ้น (Activation energy) หมายถึง ปริมาณ
พลังงานจลน์ที่น้อยที่สุดที่ให้กับอนุภาคของสาร เพื่อให้
อนุภาคของสารมีแรงชนกันเพียงพอ ที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยา
เคมีขึ้น
พลังงานกระตุ้น (Activation energy) ทำให้เกิดการเปลี่ยน
แปลง 4 ประการ คือ
1. ทำให้อนุภาคของสารเคลื่อนที่เร็วขึ้นกว่าปกติ
2. เมื่ออนุภาคเคลื่อนที่เร็วขึ้น โอกาสที่จะชนกันย่อมมีมาก
ขึ้น
3. อนุภาคเคลื่อนที่เร็วขึ้น โอกาสที่จะชนกันมากขึ้น
ตำแหน่งที่ไวต่อปฏิกิริยาย่อมมีโอกาสถูกชนมากขึ้นตามไป
ด้วย
4. เมื่อชนกันแรงมากขึ้นโอกาสที่จะเกิดการเปลี่ยนแปลงทาง
เคมีย่อมมากขึ้นด้วย
พลังงานส่วนใหญ่ที่สิ่งมีชีวิตใช้ได้มาจากการสลายสาร
อาหารด้วยกระบวนการทางเคมี พลังงานที่ได้จึงเป็น
พลังงานเคมี
เมตาโบลิซึม (Metabolism) หมายถึง กระบวนการเปลี่ยน
แปลงทางชีวเคมีที่เกิดขึ้นในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตโดยอาศัย
enzyme เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาให้เกิดได้เร็ว
คะตะลิสต์ (Catalyst) หมายถึง สารที่ทำหน้าที่เป็นตัวเร่ง
ปฏิกิริยาทางเคมี โดยหลังจากปฏิกิริยาสิ้นสุดแล้ว โครง
สร้างของมันเองไม่เปลี่ยนแปลง
ปฏิกิริยาเคมี 2 ประเภท คือ
1. ปฏิกิริยาคายพลังงาน (Exergonic reaction) หมายถึง
ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นแล้วจะปล่อยพลังงานออกมามากกว่า
พลังงานกระตุ้นที่ใส่เข้าไป
2. ปฏิกิริยาดูดพลังงาน (Endergonic reaction) หมายถึง
ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นแล้วจะปล่อยพลังงานออกมาน้อยกว่า
พลังงานกระตุ้นที่ใส่เข้าไป
เอนไซม์ (Enzyme) หมายถึง อินทรียสารจำพวกโปรตีน
ซึ่งเซลล์สังเคราะห์ขึ้นเพื่อช่วยให้ปฏิกิริยาเคมีต่าง ๆ ในร่าง
กายเกิดขึ้นได้ง่าย
คุณสมบัติของเอนไซม์
1. เป็นอินทรียสารจำพวกโปรตีน มีโมเลกุลขนาดใหญ่
2. เป็นตัวเร่งอัตราการเกิดปฏิกิริยาหรือเป็นตัวคะตะลิสต์
3. ทำปฏิกิริยากับสารเฉพาะอย่าง เช่น ไลเปสย่อยไขมัน ,
อะไมเลสย่อยแป้ง
4. ไม่เปลี่ยนแปลง ไม่สูญหาย และไม่เปลี่ยนสภาพหลังจาก
สิ้นสุดปฏิกิริยาแล้ว
โครงสร้างของเอนไซม์ ถือเป็นตัวกำหนดความเป็นคะตะ
ลิสต์ให้แก่สารเคมีชนิดใดชนิดหนึ่งคล้ายแม่กุญแจกับลูก
กุญแจ ต้องมีความเฉพาะเจาะจงกันจึงจะเกิดปฏิกิริยาเคมี
ขึ้นได้
5. ช่วงอุณหภูมิพอเหมาะที่เอนไซม์ทำงานได้ดีที่สุด
ในสัตว์ทั่ว ๆ ไป จะอยู่ประมาณ 35-40 องศาเซลเซียส
สำหรับพืชจะอยู่ประมาณ 50-60 องศาเซลเซียส
ช่วงความเป็นกรดเป็นด่างพอเหมาะที่เอนไซม์ทำงานได้ดี
ที่สุด โดยทั่วไปจะอยู่ประมาณ 6.0-7.5
6. มีปริมาณเพียงเล็กน้อยก็สามารถทำงานได้
- โคเอนไซม์ (Coenzyme) คือ กลุ่มสารอินทรีย์ซึ่งมี
วิตามิน B เป็นองค์ประกอบ ทำหน้าที่เป็นตัวนำ 2
ประเภท คือ
1. ตัวนำอิเล็กตรอน เช่น NAD+ , NADP+ , FAD
2. ตัวนำหมู่อื่น ๆ เช่น Coenzyme A , Biotin ฯลฯ
การทำงานของเอนไซม์
โมเลกุลที่เข้าเกาะกับเอนไซม์เพื่อให้เกิดการคะตะไลซ์ เรียก
ว่า ซับสเตรท (substrate) ที่ผิวของเอนไซม์ตำแหน่งที่ซับ
สเตรทเข้าเกาะเพื่อให้เกิดการคะตะไลซ์ เรียกว่า แอคทีฟ
ไซท์ (active site) ทำให้เกิดสารประกอบที่เรียกว่า เอนไซม์
ซับสเตรท
เอนไซม์ เปรียบเสมือนกุญแจ
ซับสเตรท เปรียบเสมือนแม่กุญแจต่อมาจะเปลี่ยนไปเป็น
ผลิตภัณฑ์
เอนไซม์ที่แร่งปฏิกิริยาชีวเคมีในการสลายตัวของ H2O2 คือ
เอนไซม์คะตะเลส (catalase)
สารเคมีที่สามารถให้ปฏิกิริยาที่มีเอนไซม์เป็นตัวเร่ง
ปฏิกิริยานั้นหยุดชะงักลงเรียกว่า ตัวยับยั้งเอนไซม์
(Inhibitor) ซึ่งมีโครงสร้างคล้ายซับสเตรท จะเข้าจับ
เอนไซม์ที่ที่แอกทีฟไซท์ ทำให้เอนไซม์ไม่สามารถจับกับ
ซับสเตรทได้ปฏิกิริยาจึงหยุดชะงักลง
- เอนไซม์ไคโมทริปซิน (Chymotrypsin) จะสลายพันธะ
ของโมเลกุลของโปรตีนที่พันธะฟีนิลอะลานีน
- เอนไซม์ทริปซิน (Trypsin) จะสลายพันธะของไลซีน
- ปาเปน (papain) เป็นเอนไซม์ที่ใช้ย่อยโปรตีนในเนื้อ
สัตว์ ทำให้เนื้อนุ่ม เอนไซม์นี้สามารถพบได้ในยาง
มะละกอ
- โปรมีเลน (bromelain) เป็นเอนไซม์ที่พบในน้ำ
สับปะรด
- อะไมเลส (amylase) เป็นเอนไซม์ที่พบในเมล็ดพืชที่
กำลังงอก ทำหน้าที่ย่อยแป้งในเมล็ด ใช้ในการเจริญเติบโต
ของต้นอ่อนขณะกำลังงอก
พลังงานที่ใช้ในการสลายพันธะเคมี เรียกว่า พลังงานพันธะ
(bond energy)
พันธะเคมี คือ แรงยึดเหนี่ยวระหว่างอะตอมต่างชนิดกันหรือ
ชนิดเดียวกันทำให้ธาตุรวมกันเป็นโมเลกุล มีหลายประเภท
คือ
พันธะอิออนิก (Ionic bond) คือ พันธะที่เกิดจากแรงดึง
ดูดระหว่างอิออนที่มีประจุบวก กับอิออนที่มีประจุลบ
พันธะไฮโดรเจน (Hydrogen bond) คือ พันธะที่เกิดจาก
แรงดึงดูดระหว่างอะตอมของธาตุไฮโดรเจน(มีประจุบวก)
ในโมเลกุลหนึ่งกับอะตอมซึ่งมีอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงและมี
ขนาดเล็กในอีกโมเลกุลหนึ่ง
ถ้าพลังงานสลายพันธะ < พลังงานสร้างพันธะ แสดงว่า
ปฏิกิริยาเคมีดังกล่าวเป็น ปฏิกิริยาคายความร้อน
ถ้าพลังงานสลายพันธะ > พลังงานสร้างพันธะ แสดงว่า
ปฏิกิริยาเคมีดังกล่าวเป็น ปฏิกิริยาดูดพลังงาน
อะตอมของแต่ละธาตุประกอบด้วยนิวตรอน โปรตอน
และอิเล็กตรอน ซึ่งมีจำนวนเท่ากับโปรตอน แต่เคลื่อนที่
รอบ ๆ นิวเคลียสที่ระดับต่างกัน
ปฏิกิริยาที่มีการสูญเสีย e- เรียกว่า ปฏิกิริยาออกซิเดชัน
(oxidation)
ปฏิกิริยาที่มีการรับ e- เรียกว่า ปฏิกิริยารีดักชัน (reduction)
ATP เป็นอินทรียสารที่มีพลังงานสูง ได้มาจากกระบวน
การหายใจ และกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง
ATP ประกอบด้วย เบส 1 โมเลกุล (อะดินิน) + น้ำตาล
(ไรโบส) + หมู่ฟอสเฟส 3 หมู่
แสดงโครงสร้าง ATP
กระบวนการที่ ADP + Pi ATP เรียกว่า ฟอสโฟริเลชัน
(Phosphorylation) การสร้าง ATP ต้องใช้พลังงาน 7.3 K cal
(ต่อการสร้าง ATP 1 โมเลกุล)
กระบวนการสลาย ATP เพื่อให้ได้พลังงานออกมาใช้ใน
กิจกรรมต่าง ๆ ของเซลล์ เรียกว่า ไฮโดรลิซิส (Hydrolysis)
ทำงานเหมือนกานเลยอาวมาเผื่อ (IP:210.246.72.183,,)