1/22/2018
1
เมแทบอลซม (Metabolism)
เมแทบอลซม (Metabolism) หมายถงปฏกรยาเคมตาง ๆ ทเกดขนภายในเซลล โดยมเอนไซม (Enzyme) เปนตวเรง เพอทจะน าเอาพลงงานและสารประกอบคารบอนจากสงแวดลอมมาใชสงเคราะหสวนประกอบตาง ๆ ของเซลล เพอกอใหเกดการเตบโต การแบงเซลล ตลอดจนการเคลอนไหวและการขบถายของเสยออกจากเซลล
1/22/2018
2
คะตาบอลซมและอะนาบอลซม (Catabolism and Anabolism)
เมแทบอลซมอาจแบงไดเปนสองชนด คอ 1.แคแทบอลซม (Catabolism) เปนกระบวนการเปลยนแปลงโมเลกลของสารขนาดใหญใหเลกลง
2.แอแนบอลซม (Anabolism) เปนกระบวนการสงเคราะหโมเลกลทคอนขางใหญจากโมเลกลเลกๆ
ทงสองกระบวนการนประกอบดวยปฏกรยาเคมทมเอนไซมหลายชนดเปนตวเรงตอเนองกน แตทงสองปฏกรยาไมไดเกดขนโดยการทวนวถปฏกรยา (Reaction path) กนและกน
แคแทบอลซม เปนกลมวถเมแทบอลซมซงสลายโมเลกลเปนหนวยขนาดเลกและปลดปลอยพลงงาน ในแคแทบอลซม โมเลกลขนาดใหญ เชน พอลแซกคาไรด ลพด กรดนวคลอกและโปรตนถกสลายเปนหนวยขนาดเลกกวา เชน มอโนแซกคาไรด กรดไขมน นวคลโอไทดและกรดอะมโนตามล าดบ
1/22/2018
3
แอแนบอลซม เปนกลมวถเมแทบอลซมซงสรางโมเลกลขนจากหนวยขนาดเลก ปฏกรยาเหลานตองอาศยพลงงานขบวนการเหลานกอใหเกดการเจรญเตบโตและการเปลยนแปลงของเซลล ตลอดจนการเพมขนาดล าตว ซงเปนขบวนการทเกยวของกบการสงเคราะหโมเลกลทซบซอน
ภาพวฎจกรของกระบวนการเมแทบอลซมการสลายโมเลกลใหญโดยกระบวนการ แคแทบอลซมใหเปนโมเลกลเลก นนจะกอใหเกดพลงงาน และรดวซงอคววาเลนซ (reducing equivalence) ซงจะถกน าไปใชในการสงเคราะหโมเลกลเลกๆ โดยกระบวนการแอแนบอลซม
1/22/2018
4
Catabolism- Breaks down molecules into smaller ones.- Release energy or used in other anabolic reactions.- Provides the energy for physical activity.- Fuel for anabolic reactions.- If excess energy human body stores this excess energy in fat or glycogen.
1/22/2018
5
1. กระบวนการสงเคราะห ATPสารชวเคม ATP ถอวาเปนแหลงพลงงานทส าคญทสด และธรรมชาต
เองกมกระบวนการทสามารถสงเคราะห ATP จาก ADP ไดอยางมประสทธภาพ กระบวนการสงเคราะห ATP นเรยกวา phosphorylation ซงม 3 ประเภท คอ
1. ฟอสฟอรเลชนระดบซบสเตรท (Substrate-level phosphorylation) เปนการสราง ATP จากสารพลงงานสงอนๆ
1.1 Substrate-level phosphorylation
1.2 Oxidative phosphorylation
1.3 Photophosphorylation
1.1 Substrate phosphorylation
ATP ถกสรางโดยการถายทอด ~P จากสารทมพนธะเคมพลงงานสงกวามายง ADP โดยตรง โดยมenzyme กระตน
1/22/2018
6
ATP (Adenosine triphosphate)เปนสารเคมทมพลงงานสงพรอมทจะแตกตวปลอยให
พลงงานออกมาใชทใดทหนงได
1/22/2018
7
ภาพโครงสรางของสารพลงงาน ATPพลงงานทเกดจากคะตาบอลซมนน สวนใหญอยในรปของพลงงานเคมในสารประกอบ ATP อะดโนซนไทรฟอสเฟต (adenosine triphosphate หรอ ATP)
เมอ ~P สลายภายในเซลล พลงงานบางสวนจะสญเสยไปในรปของความรอน และบางสวนถกน าไปใชท างาน และเมอ ATPถายทอด ~P ใหกบโมเลกลของสารอน โมเลกลของสารนนจะไดพลงงานเพมขนดวย ท าใหเกดปฏกรยากบโมเลกลอนตอไป ดงนนพลงงานจาก ATP สามารถท าใหเกดปฏกรยาเคมภายในเซลลได
1/22/2018
8
ATP เมอถกใชแลวสามารถสรางกลบมาใหมได
1.2 ออกซเดทฟฟอสฟอรเลชน (Oxidative phosphorylation) เปนการสราง ATP จากสารน าอเลกตรอน (NADH และ FADH2) โดย NADH และ FADH2 สามารถถายอเลกตรอนใหแกออกซเจน โดยผานลกโซขนสงอเลกตรอน (electron transport chain) ในไมโทคอนเดรย (mitochondria) ท าใหเกดพลงงานทจะท าใหเกดปฏกรยาระหวาง ADP กบฟอสเฟตเปน ATP
1/22/2018
9
Oxidative phosphorylation
การสราง ATP จากการถายทอด e- ผานสารน า e- เชน NADH, FADH2 ใน e-
transport chain ท mitochondria และม O2 เปนตวรบ e- ตวสดทาย
1/22/2018
10
1.3 โฟโตฟอสโฟรเลชน (Photophosphorylation) เปนการสราง ATP จากพลงงานแสงส าหรบสงมชวตทสงเคราะหดวยแสงได โดยพลงงานแสงจะท าใหน าแตกตวใหออกซเจน โปรตอน และอเลกตรอน และอเลกตรอนจะถกขนสงไปตามลกโซขนสงอเลกตรอนของคลอโรพลาสตท าใหเกดพลงงานทจะท าใหเกดปฏกรยาระหวาง ADP กบฟอสเฟตเปน ATP
ซงในสวนของฟอสโฟรเลชนแบบทสองและสามจะเกยวของกบไฟฟาเคมคอนขางมาก
สารน าอเลกตรอนจะสามารถใหอเลกตรอนไดกตอเมออยในสภาพรดวซ (NADH, NADPH และ FADH2) และเมอถายอเลกตรอนไปแลวกจะเปลยนกลบมาอยในสภาพออกซไดซ (NAD+, NADP+ และ FAD) เหมอนเดม
Photophosphorylation
แสงท าให e- จากน า ถกถายทอดไปตาม e-
transport chain ใน chloroplast ไดพลงงานในรป ATP
1/22/2018
11
2.
1/22/2018
12
1/22/2018
13
Aerobic cellular respiration
1/22/2018
14
เมอรางกายของเราเกดการเผาผลาญ glucose ในเซลลแลว ได product รางกายท าอยางไร
➢คนเราหายใน O2 เขาไปในปอด และรบประทานอาหาร glucose ซง O2
และ glucose เขาไปในกระแสเลอด แลวเขาไปในเซลล
➢Glycolysis เกดขนท cytoplasm ได pyruvate
➢Pyruvate เขาไปใน mitochondria และถกเผาผลาญตอไป จนได CO2 + H2O + พลงงานในรป ATP
➢CO2 , H2O และ ATP แพรออกจาก mitochondria ไปยง cytoplasm
➢ ATP ถกน าไปใชประโยชนภายในเซลล CO2 แพรออกจากเซลล เขาไปในกระแสเลอด และหายใจออกไป สวน H2O จะถกน าไปใชในเซลล
Glycolysis
1/22/2018
15
โปรตนทอยทผวของ mitochondria จะขนสง pyruvateเขาไปใน mitochondria
2 Pyruvate 2 Acetyl CoA + 2NADH
2C2O ออกจากเซลลNet:
Krebs cycle เกดท matrix ของmitochondria
1/22/2018
16
ใน 2 Krebs cycle / 1 Glucose
2 Acetyl CoA 4CO2
+ 6 NADH2
+2 FADH2
+ 2 ATP (substrate level phosphorylation)
e- transport chain
The pathway of electron transport
➢ETC ประกอบดวยelectron carrier molecules (ตวรบ e-)ทอยใน inner mitochondrial
membrane
➢ตวรบ e- จะรบเฉพาะ e-
➢H+ จะถกปลอยออกมาและถกสงออกไปทintermembrane space
1/22/2018
17
➢O2 จะเปนตวรบ e- ตวสดทาย แลวรวมกบ H+ กลายเปน H2O
½ O2 + 2e- + 2H+ H20
สรปวา➢ETC ไมท าใหสราง ATP โดยตรง แตท าใหเกด H+
gradient ทผนงดานในของmitochondria ซงท าใหสะสมพลงงานมากพอทจะท าใหเกดphosphorylation
➢ATP synthase เปนprotein complex ท าหนาทสงเคราะห ATP ซงจะท างานไดโดยการไหลผานของ H+
➢การสราง ATP แบบนเรยกวา Chemiosmotic ATP synthesis
1/22/2018
18
Electron transport chain and oxidative phosphorylation
Review: how each molecules of glucose yields many ATP molecules during cellular respiration
1/22/2018
19
1/22/2018
20
1/22/2018
21
1/22/2018
22
1/22/2018
23
1/22/2018
24
1/22/2018
25
การหายใจแบบไมใชออกซเจน
เปนการเปลยนแปลงใหเกดพลงงาน โดยใชสารอนนทรยอน ๆ เปนตวรบอเลกตรอน หรออเลกตรอนตวสดทายแทนออกซเจน ไดแก NO3
-, NO2-, SO4
2-, fumarate เปนตน
1. การรดวซไนเตรต (Nitrate reduction) หรอดไนตรฟเคชน (denitrification)
2. การรดวซซลเฟต (sulfate reduction)
SO42- + 8e- + 8H+ H2S + 2H2O + 2OH-
3. การรดวซคารบอนไดออกไซด (CO2 reduction)
1/22/2018
26
Fermentation
(Backup ATP production)
Glycolysis Pyruvate Lactate (animal)
CO2 + alcohol (yeast)
หรอ อาจจะได product อนๆ ขนอยกบ enzyme ในสงมชวตนน
➢ผลของ fermentation จะได 2ATP
➢NADH ทไดจาก fermantation จะถกเปลยนเปน NAD+ เพอใชใน glycolysis ได
1/22/2018
27
Alcohol fermentation (yeast)
Lactic acid fermentation (animal cell)
1/22/2018
28
Pyruvate as a key junction in catabolism
ผลของ Glycolysis คอ pyruvate ซงจะถกเผาผลาญตอไปดวยfermentation หรอaerobic cellular respiration แลวแตวาจะอยในภาวะทม O2
หรอไม ส าหรบเซลลทสามารถเกดกระบวนการหายใจไดทง 2 แบบ
➢ถงแมวา fermentation จะไดพลงงานนอย แตกส าคญเพราะวาท าใหได ATP อยางรวดเรว ในรางกายของเรา muscle cell จะเกด fermentation มากในขณะทรางกายท างานหนกในระยะเวลาสน เชน วง fermentation เปนกระบวนการใหเกด ATP และ lactate ใน muscle cell ในตอนแรก เมอมจ านวนมากขนท าใหเกดอาการเมอยลา เนองจากมสภาพเปนกรดมาก เมอหยดวงรางกายหายใจแรงเปนการน าเอา O2 มาใชเพมมากขน lactate จะถกสงไปทตบ และถกเปลยนเปน pyruvate
➢ในเซลลของยสต ถาม glucose จ านวนมาก ยสตจะสรางพลงงานโดยการfermentation ไดเปน alcohol เมอม alcohol เพมจ านวนมากขนจะท าใหยสตตายได
➢จากการทคนพบกระบวนการ fermentation จงน ามาใชประโยชนไดมากมาย
1/22/2018
29
1/22/2018
30
1/22/2018
31
1/22/2018
32
The catabolism of various food molecules
รางกายของเราไดพลงงานสวนใหญจาก fats, proteins, disaccharides และpolysaccharides ทกนเขาไป โมเลกลเหลานถกยอยใหเปนโมเลกลทเลกลงดวยenzymes ซงสามารถจะเขาไปในกระบวนการglycolysis หรอ Krebs cycle ได
3.
1/22/2018
33
4.
1/22/2018
34
Photosynthesis
แบงออกเปน 2 ขนตอน
1. Light reactions
2. Calvin cycle
1/22/2018
35
Light reactions:
➢เกดขนท thylakoid membranes
➢เปนกระบวนการทเปลยนพลงงานแสงไปเปนพลงงานเคมของ ATP และ NADPH
➢ให O2 ออกมาสบรรยากาศ
1/22/2018
36
Calvin cycle reactions:
➢เกดขนท stroma
➢เปนกระบวนการทใช CO2 สรางเปน sugar โดยใชพลงงานทไดจาก Light reaction (ATP, NADPH)
➢ให ADP, Pi, NADP+กลบไปใชใน light reaction
Top Related