หน้าแรก

   สารประกอบเคมีพื้นฐานที่สำคัญของชีวิต  

น้ำ   

         โมเลกุลน้ำมีความสำคัญต่อชีวิตมาก น้ำเป็นส่วนประกอบภายในเซลล์ 95% สิ่งมีชีวิตเริ่มแรกต้องอาศัยอยู่ในน้ำและต่อมามีวิวัฒนาการอยู่บนบกแต่ทุกเซลล์ยังคงถูกห้อมล้อมด้วยน้ำหรือของเหลวที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบหลัก สิ่งแวดล้อมภายในโลกมีน้ำอยู่ทุกหนทุกแห่งซึ่งมีสถานะต่างๆรวม 3 สถานะต่างๆรวม 3 สถานะ ได้แก่ น้ำที่มีสถานะเป็นของแข็ง ของเหลวและก๊าซหรือไอน้ำเนื่องมาจากโครงสร้างและแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลของน้ำด้วยพันธะไฮโดรเจนจึงทำให้น้ำมีสมบัติพิเศษดังนี้

ที่มา : https://sites.google.com/site/chukachi26/hnwy-thi2/2-3

1.น้ำมีสถานะเป็นของเหลวที่อุณหภูมิปกติเพราะโมเลกุลของน้ำที่กระจายอยู่ใกล้กันมีแรงยึดเหนี่ยวทำให้โมเลกุลของน้ำเข้ามาใกล้กันเนื่องจากอะตอมของออกซิเจนมีประจุค่อนไปทางลบ ส่วนอะตอมของไฮโดรเจนมีประจุค่อนไปทางบวก ดังนั้นจึงเกิดพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลของน้ำ 1 โมเลกุลกับน้ำอีก 4 โมเลกุลที่อยู่รอบข้าง ทำให้อยู่ในสภาพที่เป็นของเหลว ซึ่งแรงยึดเหนี่ยวทำให้เกิดแรงดึงระหว่างโมเลกุลอย่างต่อเนื่องมีผลให้น้ำถูกลำเลียงได้อย่างต่อเนื่องภายในท่อขนาดเล็ก

ที่มา : https://sites.google.com/site/chukachi26/hnwy-thi2/2-3

2.น้ำเปลี่ยนสถานะเป็นของแข็ง มีความหนาแน่นลดลง เมื่อมีอุณหภูมิลดลงจนถึง 0 องศาเซลเซียส และมีความหนาแน่นมากที่สุดที่อุณหภูมิ 4 องศาเซลเซียสเนื่องจากการที่อุณหภูมิของน้ำลดต่ำลงจนถึง 0 องศาเซลเซียส มีผลให้โมเลกุลน้ำเริ่มหลุดแยกออกจากกันและกระจายตัวอยู่ห่างกัน มีผลทำให้เกิดการขยายตัวและมีความหนาแน่นลดลงมีสภาพเป็นก้อนน้ำแข็งที่เบาและลอยอยู่ในน้ำที่เป็นของเหลวได้

          ในสภาพธรรมชาติของบริเวณที่มีอากาศหนาวจัดน้ำที่ผิวบนเปลี่ยนสถานะเป็นก้อนน้ำแข็งแต่น้ำส่วนล่างมีอุณหภูมิสูงกว่า 0 องศาเวลเซียสจึงยังคงมีสภาพเป็นของเหลวมีความหนาแน่นกว่าทำให้สิ่งมีชีวิตในน้ำยังคงอาศัยอยู่ได้

ที่มา : https://sites.google.com/site/chukachi26/hnwy-thi2/2-3

3.น้ำเป็นตัวทำละลายที่ดี เนื่องจากโมเลกุลของน้ำเป็น polar molecule มีขั้วประจุบวกและประจุลบ จึงทำให้สารประกอบที่แตกตัวเป็นอิออนมีขั้วต่างชนิดกันเข้ามารวมตัวกับโมเลกุลของน้ำ นั่นคือน้ำละลายสารประกอบที่เป็น polar compound เช่น โมเลกุลของเกลือและน้ำตาลแต่ละโมเลกุลถูกน้ำล้อมรอบให้แยกตัวออกจากกัน นอกจากนี้โมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น โปรตีนที่มีขั้วและมีประจุไฟฟ้าที่บนผิวก็สามารถจับตัวกับโมเลกุลของน้ำที่แทรกอยู่ทำให้ละลายน้ำได้ดี จะเห็นว่าน้ำเลือด น้ำภายในเซลล์ ของเหลวของพืช มี polar compound หลายๆชนิดละลายอยู่ด้วย

สารชีวโมเลกุล(Biomolecules)     
         สารชีวโมเลกุลเป็นสารที่ สิ่งมีชีวิตใช้ในการดํารงชีวิต ซึ่งจําแนกได้เป็น 4 ประเภทได้แก่ โปรตีน คาร์โบไฮเดรต ลิปิด และกรดนิวคลีอิก ซึ่งทั้งสี่ประเภทเกี่ยวข้องกับการดํารงชีวิตคือช่วยให้ร่างกายเจริญเติบโต ให้พลังงานในการทํากิจกรรมต่างๆ ช่วยให้ร่างกายแข็งแรง และช่วยถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมอาหารที่รับประทานเข้าไปมีสารอาหาร 6 ประเภทคือ ไขมัน คาร์โบไฮเดรต โปรตีน แร่ธาตุ วิตามิน และน้ำไม่ใช่สารชีวโมเลกุลเนื่องจากเป็นสาร อนินทรีย์ สารชีวโมเลกุลที กล่าวไปทั้ง 4 ประเภทที กล่าวไปนี้มีโครงสร้าง สมบัติ การเกิดปฏิกิริยาอย่างไร จะได้ศึกษาต่อไป

1.โปรตีน 

        เป็นสารที่พบมากที่สุดในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต โดยทั่วไปในเซลล์ของพืชและสัตว์มีโปรตีนอยู่มากกว่าร้อยละ 50 ของน้ำหนักแห้ง  โปรตีนเป็นสารชีวโมเลกุลที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่และมีโครงสร้างที่ซับซ้อน  ประกอบด้วยธาตุต่าง ๆ คือ  ธาตุคาร์บอน (C) ไฮโดรเจน (H)  ไนโตรเจน (N)  และในบางชนิดอาจมีกำมะถัน (S) และฟอสฟอรัส (P)  เป็นองค์ประกอบร่วมด้วย

        เจริญเติบโต เป็นส่วนประกอบของกล้ามเนื้อ ยังช่วยในการเจริญเติบโต  เป็นส่วนประกอบของกล้ามเนื้อ และช่วยซ่อมแซมเนื้อเยื่อต่าง ๆ อีกทั้งยังเป็นส่วนประกอบของเอนไซม์และฮอร์โมนต่าง ๆ ที่ทำหน้าที่ในการควบคุมระบบต่างๆ ในร่างกายให้สามารถทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ

ที่มา : https://men.kapook.com

     โปรตีนเป็นสารอาหารที่พบได้ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดทั้งที่เป็นพืชและสัตว์  โดยจะพบมากในเนื้อสัตว์และผลิตภัณฑ์จากสัตว์ต่างๆ เช่น เนื้อปลา เนื้อหมู ไข่ นม เนยจากสัตว์  เป็นต้น ส่วนในพืชจะพบมากในเมล็ดพืชตระกูลถั่วเช่น ถั่วลิสง ถั่วเหลือง  เป็นต้น

 องค์ประกอบและโครงสร้างของโปรตีน

          โปรตีนเป็นสารประกอบที่มีขนาดโมเลกุลใหญ่  เกิดจากโมเลกุลของกรดอะมิโน  (amino acid)  จำนวนมากมาสร้างพันธะเชื่อมต่อกันจนเกิดเป็นสายยาว  โดยกรดอะมิโนมีลักษณะเป็นสารชีวโมเลกุลซึ่งประกอบด้วยหมู่ฟังก์ชันทั้งที่เป็นหมู่อะมิโน (-NH2) มีสมบัติเป็นเบส  และหมู่คาร์บอกซิล (-COOH)  ซึ่งมีสมบัติเป็นกรด

กรดอะมิโนต่าง ๆ จะมีการสร้างพันธะเชื่อมต่อกันเป็นสายยาวจนเกิดเป็นโมเลกุลของกรดอะมิโนต่าง ๆ ว่า พันธะเพปไทด์ (peptide bond)  ซึ่งเป็นพันธะที่เกิดขึ้นระหว่างหมู่คาร์บอกซิลและหมู่อะมิโนของกรดอะมิโนแต่ละโมเลกุล 

          เนื่องจากโปรตีนเกิดจากกรดอะมิโนจำนวนมากมาเชื่อมต่อกัน ดังนั้นสมบัติของโปรตีนจึงมีความสัมพันธ์กับชนิดของกรดอะมิโนที่เป็นองค์ประกอบ  สัดส่วนของกรดอะมิโนแต่ละชนิด  และลำดับการเรียงตัวของกรด  ซึ่งโปรตีนในธรรมชาติมีกรดอะมิโนอยู่ 20 ชนิด  ดังนั้นจึงสามารถเกิดเป็นโปรตีนชนิดต่าง ๆ มากมาย  โดยโปรตีนที่แตกต่างกันก็จะมีคุณสมบัติและบทบาทต่อร่างกายที่แตกต่างกันด้วย
       

ที่มา : https://men.kapook.com

         

https://men.kapook.com

สมบัติของโปรตีน

 สารชีวโมเลกุลประเภทโปรตีนมีสมบัติและความสามารถในการเกิดปฏิกิริยาเคมีต่าง ๆ ดังนี้

                    1)  โปรตีนไม่ละลายน้ำ  แต่อาจมีบางชนิดที่สามารถละลายน้ำได้บ้างเล็กน้อย

                    2)  มีสถานะเป็นของแข็ง

                    3)  เมื่อถูกเผาไหม้จะมีกลิ่นเหม็น

                    4)  สามารถเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส (Hydrolysis) โดยมีกรด  ความร้อน  หรือเอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา  ทำให้เกิดเป็นกรดอะมิโนจำนวนมาก

                                                        โปรตีน + น้ำ  -----------> กรด + กรดอะมิโนจำนวนมาก

                    5)  เมื่อโปรตีนได้รับความร้อน  หรือเมื่อสัมผัสกับสารละลายกรด  หรือสารละลายเบส  จะทำให้โครงสร้างของโปรตีนเสียไป  ไม่สามารถทำงานได้เหมือนเดิม  เรียกกระบวนการนี้ว่า  การแปลงสภาพโปรตีน  (denaturation of protein)

                    6)  โปรตีนสามารถเกิดปฏิกิริยากับคอปเปอร์ (II) -ซัลเฟต  (CuSO4) ในสภาพที่เป็นเบส เกิดเป็นตะกอนสีม่วง  สีม่วงอมชมพู หรือสีน้ำเงิน ซึ่งปฏิกิริยานี้สามารถใช้ในการทดสอบโปรตีนได้

โปรตีนจากอาหาร 

           จะเห็นได้ว่าโปรตีนมีส่วนเกี่ยวข้องกับกระบวนการดำรงชีวิต  และการเจริญเติบโตของมนุษย์เป็นอย่างยิ่ง ดังนั้นเราจึงควรให้ความสำคัญในการรับประทานอาหารประเภทโปรตีนอยู่เสมอ  โดยอาหารที่มีโปรตีนพบได้ทั้งอาหารที่มาจากสัตว์และจากพืช  ซึ่งโปรตีนทั้งสองแหล่งมีความแตกต่างกันดังนี้
  1)  โปรตีนจากสัตว์เป็นโปรตีนที่มีคุณภาพสูง  ประกอบด้วยกรดอะมิโนจำเป็นอยู่อย่างครบถ้วน  ขณะที่โปรตีนจากพืชเป็นโปรตีนที่มีคุณภาพต่ำ  ประกอบด้วยกรดอะมิโนจำเป็นไม่ครบ 8 ชนิด เช่น  ข้าวเจ้าขาดไลซีน  ถั่วเหลืองขาดไทโอนีนและทริปโตเฟน เป็นต้น
  2)  โปรตีนจากสัตว์เป็นโปรตีนที่ย่อยสลายได้ง่าย  ขณะที่โปรตีนจากพืชจะย่อยสลายได้ยากกว่าอาหารที่เป็นแหล่งโปรตีนชั้นดี ประกอบด้วยกรดอะมิโนจำเป็นอยู่อย่างครบถ้วน  ได้แก่  ไข่  และน้ำนม  ซึ่งนอกจากจะอุดมไปด้วยโปรตีนแล้ว  ยังประกอบด้วยไขมัน ธาตุแคลเซียม  เหล็ก  ฟอสฟอรัส  และวิตามินเออีกด้วย  จึงถือได้ว่าอาหารประเภทนี้เป็นอาหารที่มีคุณค่าทางโภชนาการสูง
          ในแต่ละวันเราควรรับประทานอาหารประเภทโปรตีนอย่างน้อยวันละประมาณ 1 กรัมต่อน้ำหนักร่างกาย 1 กิโลกรัม  แต่ปริมาณที่แต่ละบุคคลต้องการอาจแตกต่างออกไปขึ้นอยู่กับอายุ เพศ  น้ำหนัก  และสภาพร่างกายของแต่ละบุคคลด้วย  เช่น  หญิงตั้งครรภ์  หญิงให้นมบุตรหรือผู้ป่วยจะต้องการโปรตีนมากกว่าปกติ  ส่วนในวัยทารกและวัยเด็กจะมีความต้องการโปรตีนในปริมาณที่มากกว่าวัยอื่น ๆ  ถ้าหากได้รับโปรตีนในปริมาณที่ไม่เพียงพอ  อาจจะก่อให้เกิดภาวะขาดโปรตีนหรือเป็นโรคตานขโมยได้  ดังนั้นเราจึงต้องให้ความสำคัญต่อการบริโภคอาหารของเรา  โดยการเลือกรับประทานอาหารให้ได้รับสารอาหารที่เป็นประโยชน์อย่างครบถ้วนในปริมาณที่เหมาะสม

ประโยชน์ของโปรตีน
1.สร้างความเจริญเติบโตและซ่อมแซมส่วนที่สึกหรอให้แก่ร่างกาย

2.ให้พลังงานแก่ร่างกาย ในกรณีที่ร่างกายขาดพลังงาน จากคาร์โบไฮเดรตและไขมัน โดยโปรตีน 1 กรัม จะให้พลังงานประมาณ 4 แคลอรี่

3.สร้างน้ำย่อย ฮอร์โมน น้ำนม และสารภูมิคุ้มกันโรคให้แก่ร่างกาย
4.ช่วยรักษาความสมดุลของน้ำในหลอดเลือด เนื้อเยื่อ และเซลล์ ถ้าร่างกายขาดโปรตีนนานๆ จะทำให้เลือดใสจาง น้ำจากเลือดจะถูกดูดซึมเข้าไปในเนื้อเยื่อ ทำให้เกิดอาการบวม คนขาดโปรตีนจึงมีอาการบวมตามตัว
5.ช่วยรักษาความสมดุลของกรดและด่างของร่างกาย

                                                                                ที่มาของเนื้อหา : หนังสือเรียนชีววิทยา(สัตววิทยา1)

2.คาร์โบไฮเดรต

         เป็นสารชีวโมเลกุลที่ทำหน้าที่สะสมพลังงาน ที่พบในชีวิตประจำวันทั่วไปได้แก่ น้ำตาล แป้ง เซลลูโลส  และไกลโคเจน โดยที่ส่วนใหญ่พบแป้งและเซลลูโลสในพืช ส่วนไกลโคเจนพบในเซลล์เนื้อเยื่อ น้ำไขข้อและผนังเซลล์ของสัตว์

ที่มา : www.student.chula.ac.th

        สารชีวโมเลกุลในกลุ่มคาร์โบไฮเดรตจะมีลักษณะเป็นสารประกอบอินทรีย์(Organic compound)ซึ่งมีธาตุหลัก ๆ อยู่ 3ชนิด คือธาตุคาร์บอน(C) ไฮโดรเจน(H) และออกซิเจน(O) ในธรรมชาติเราสามารถพบสารจำพวกคาร์โบไฮเดรตได้หลายชนิด ซึ่งแต่ละชนิดก็มีจำนวนธาตุที่เป็นองค์ประกอบแตกต่างกัน  คาร์โบไฮเดรตสามารถพบได้ทั่วไปตามส่วนต่าง ๆ ของพืช หรือผลิตภัณฑ์จากพืชซึ่งประกอบด้วยแป้งและน้ำตาล  เช่น  หัวเผือก หัวมัน  น้ำตาลทราบ  น้ำตาลปี๊บ  น้ำผึ้ง  ผัก  ผลไม้ที่มีรสหวาน  และข้าว  เป็นต้น
ชนิดและโครงสร้างของคาร์โบไฮเดรต

        โดยคาร์โบไฮเดรตสามารถจำแนกตามจำนวนโมเลกุลของน้ำตาลที่เชื่อมโยงกันได้เป็น 3 กลุ่ม  คือ 

 -มอนอแซ็กคาไรด์ (Monosaccharide) 

        มอนอแซ็กคาไรด์หรือน้ำตาลโมเลกุลเดียว น้ำตาลโมเลกุลเดียวเป็นหน่วยน้ำตาลที่ เล็กที่สุดประกอบด้วยคาร์บอน 3 ถึง 8 อะตอม จึงสามารถจําแนกน้ำตาลประเภทโมเลกุลเดียวตามจํานวนคาร์บอนที เป็นองค์ประกอบคือ

         มอนอแซ็กคาไรด์ที พบมากในธรรมชาติส่วนใหญ่เป็นเพนโทสและเฮกโซส เพนโทสที พบมากได้แก่ ไรโบสและไรบูโรส และ เฮกโซสที มากได้แก่ กลูโคส ฟรักโทส และกาแลกโทสซึ่งมีโครงสร้างดังนี้

ที่มา http://www.scimath.org/images/uploads/1feb23.gif

- โอลิโกแซ็กคาไรด์ (oligosaccharide)  

        โอลิโกแซ็กคาไรด์ (oligosaccharide) น้ำตาลจําพวกโอลิโกแซ็กคาไรด์ประกอบด้วยน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวประมาณ 2-15 หน่วยสร้างพันธะด้วยพันธะไกลโคซิดิก ที่พบมากที่สุดของน้ำตาลชนิดนี้คือน้ำตาลไดแซ็กคาไรด์ ซึ่งเกิดจากน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวรวมตัวกัน 2 หน่วยต่อกัน ได้แก่ ซูโครส เป็นน้ำตาลที่ได้จากต้นอ้อย แล็กโตส น้ำตาลในน้ำนม เป็นต้น

ที่มา http://www.scimath.org/images/uploads/1feb23.gif

     - พอลิแซ็กคาไรด์ (polysaccharide)  

        พอลิแซ็กคาไรด์ (polysaccharide) เป็นคาร์โบไฮเดรตโมเลกุลใหญ่ที่ประกอบด้วย มอนอแซ็กคาไรด์หลายๆ โมเลกุลเชื่อมต่อกันพอลิแซ็กคาไรด์ที่สําคัญต่อสิ่งมีชีวิต ได้แก่ แป้ง เซลลูโลส และไกลโคเจน ถ้าเราแบ่งพอลิแซ็กคาไรด์ตามหน้าที่ สามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภทคือ พอลิแซ็กคาไรด์สะสมและพอลิแซ็กคาไรด์โครงสร้าง

ที่มา http://www.scimath.org/images/uploads/1feb23.gif

สมบัติและปฏิกิริยาของคาร์โบไฮเดรต 

       กลูโคส ซูโครสหรือน้ำตาลทราย แป้ง และเซลลูโลสล้วนเป็นสารประกอบคาร์โบไฮเดรต แต่จะแตกต่างกันที่ขนาดโมเลกุลและมวลโมเลกุล เมื่อน้ำตาลทราย แป้งและเซลลูโลสไปต้มกับกรดซัลฟิวริกจะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรลิซิส เกิดผลิตภัณฑ์เป็นมอนอแซ็กคาไรด์สามารถทําปฏิกิริยากับสารละลายเบเนดิกส์ได้ตะกอนสีแดงอิฐ ถ้าพิจาณาการละลายน้ำ พวกโมเลกุลขนาดใหญ่จะละลายน้ำได้น้อยแต่ถ้าเป็นพวกมอนอแซ็กคาไรด์ และ ไดแซ็กคาไรด์ซึ่งเป็นโมเลกุลขนาดเล็กจะละลายน้ำได้ดี 

ประโยชน์ของคาร์โบไฮเดรด

1.       พลังงานและความอบอุ่นแก่ร่างกาย ทำให้ร่างกายสามารถเคลื่อนไหวเพื่อทำงานหรือประกอบกิจกรรมต่าง ๆ ได้ (คาร์โบไฮเดรต 1 กรัม จะให้พลังงาน 4 แคลอรี่)

2.       คาร์โบไฮเดรตจัดเป็นส่วนประกอบของสารที่ทำหน้าที่สำคัญในร่างกายหลายชนิด เช่น สารจำพวกไกลโคโปตีน (glycoprotein), ไกลโคไลปิด (glycolipid), กรดนิวคลิอิค (nucleic acid) เป็นต้น

3.       คาร์โบไฮเดรตเป็นแหล่งงานที่เรียกว่าโพลีแซ็กคาไรด์สะสม (Storage polysaccharide) เช่น ไกลโคเจนและแป้ง ซึ่งเป็นเสมือนแหล่งเสบียงที่เก็บตุนพลังงานไว้ เมื่อร่างกายต้องการใช้พลังงานก็จะถูกย่อยให้เป็นกลูโคสเพื่อใช้เผาผลาญให้ได้พลังงานต่อไป

4.       คาร์โบไฮเดรตมีความจำเป็นต่อการช่วยเผาผลาญไขมันในร่างกายให้เป็นไปตามปกติ หากร่างกายได้รับคาร์โบไฮเดรตไม่เพียงพอร่างกายจะเผาผลาญไขมันเป็นพลังงานมากขึ้น ทำให้เกิดสารประเภทคีโทนมาคั่ง (ketone bodies) ซึ่งจะก่อให้เกิดอันตรายต่อร่างกายได้

5.       คาร์โบไฮเดรตจะช่วยสงวนคุณค่าของโปรตีนไว้ไม่ให้เผาผลาญเป็นพลังงาน หากได้รับพลังงานจากคาร์โบไฮเดรตเพียงพอ

6.       คาร์โบไฮเดรตที่เหลือใช้จากการเปลี่ยนไปเป็นพลังงานและสร้างไกลโคเจน ร่างกายจะนำไปใช้ในการสังเคราะห์ไขมันและกรดอะมิโน

7.       การทำงานของสมองจะต้องพึ่งกลูโคส (glucose) ซึ่งเป็นตัวให้พลังงานที่สำคัญ

8.       กรดกลูคูโรนิก (glucuronic acid) (อนุพันธ์ของกลูโคส) มีหน้าที่เปลี่ยนสารพิษที่เข้าสู่ร่างกายเมื่อผ่านไปที่ตับ ทำให้มีพิษลดลงและอยู่ในสภาพที่ร่างกายจะสามารถขับถ่ายออกมาได้

9.       ช่วยทำหน้าที่เป็นโครงสร้างของผนังเซลล์ในแบคทีเรีย เซลล์พืชและสัตว์ เช่น ไคตินในกระดองปู วุ้นในสาหร่ายทะเล และยังทำหน้าที่ทางชีวภาพอื่น ๆ เช่น เฮปาริน จะช่วยป้องกันการแข็งตัวของเลือด เป็นต้น

10.   อาหารจำพวกธัญพืชนอกจากจะมีคาร์โบไฮเดรตแล้ว ยังเป็นแหล่งที่ให้โปรตีน เกลือแร่ และวิตามินอีกด้วย

                                                                    ที่มาของเนื้อหา : หนังสือเรียนชีววิทยา (สัตววิทยา 1)

3.ไขมันและน้ำมัน (Fat and Oil)

          ไขมันและน้ำมันเป็นสารกลุ่มเดียวกันที่เรียกว่าลิพิด (Lipid) โดยทั้งไขมันและน้ำมันเป็นสารที่มีสมบัติใกล้เคียงกัน  คือ  เป็นสารที่มีองค์ประกอบหลักเป็นธาตุคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน ไม่ละลายน้ำ  เมื่ออยู่ในน้ำจะแยกออกจากน้ำเป็นชั้น  แต่สามารถละลายได้ดีในสารที่เป็นน้ำมัน หรือในตัวทำละลายอินทรีย์บางชนิด  เช่น แอลกอฮอล์  เป็นต้น

ที่มา : www.foodnetworksolution.com

         ความแตกต่างอย่างหนึ่งระหว่างไขมันและน้ำมัน  คือ  ไขมันจะมีสถานะเป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง  ส่วนน้ำมันจะมีสถานะเป็นของเหลว โดยทั้งไขมันและน้ำมันเป็นสารที่มีบทบาทต่อชีวิตของเราเป็นอย่างยิ่ง  เนื่องจากเป็นสารที่นิยมใช้ในการประกอบอาหารเพื่อเพิ่มรสชาติของอาหาร  ทำให้อาหารมีกลิ่นหอมน่ารับประทาน

ไขมันและน้ำมันสามารถพบได้ทั้งในพืชและสัตว์  โดยในพืชมักจะพบในส่วนของเมล็ด  เช่น  มะพร้าว  มะกอก  ปาล์ม  ถั่วเหลือง งา  เมล็ดฝ้าย เป็นต้น  ส่วนในสัตว์จะมีการสะสมไขมันไว้ตามเนื้อเยื่อใต้ผิวหนังบริเวณช่องท้องและส่วนอื่น ๆ   เช่น  ไขมันโค  ไขมันหมู ไข่แดง  เป็นต้น

องค์ประกอบและโครงสร้างของไขมัน

           ไขมันและน้ำมันมีลักษณะเป็นสารประกอบที่เรียกว่า ไตรกลีเซอไรด์ (triglycerides) เกิดจากกลีเซอรอล (glycerol) 1 โมเลกุล เข้าทำปฏิกิริยากับกรดไขมัน(fatty acids)  3 โมเลกุลโดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาและความร้อนร่วมด้วย โดยกลีเซอรอลและกรดไขมันซึ่งเป็นสารตั้งต้นในการผลิตไขมันและน้ำมันเป็นสารที่มีลักษณะดังต่อไปนี้

                    1.  กลีเซอรอล  เป็นสารจำพวกแอลกอฮอล์  ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น  และมีรสหวาน  มีสูตรโมเลกุลเป็น C3H8O3
                    2.  กรดไขมัน  เป็นกรดอินทรีย์ประเภทหนึ่ง  มีลักษณะเป็นโมเลกุลที่เกิดจากอะตอมของธาตุคาร์บอนและไฮโดรเจนมาเชื่อมต่อกันเป็นสายโซ่ยาว  มีปลายข้างหนึ่งเป็นหมู่ -COOH (หมู่คาร์บอกซิล) ส่วนที่เป็นหมู่ไฮโดรคาร์บอนนี้เป็นส่วนที่มีผลทำให้เกิดเป็นกรดไขมันที่มีสมบัติแตกต่างกัน  โดยกรดไขมันสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท  คือ  กรดไขมันอิ่มตัว  และกรดไขมันไม่อิ่มตัว ดังนี้

- กรดไขมันอิ่มตัว(Saturated fatty acids) เป็นกรดไขมันที่ในหมู่ไฮโดรคาร์บอนมีพันธะระหว่างอะตอมคาร์บอนทั้งหมดเป็นพันธะเดี่ยว โมเลกุลจึงไม่สามารถรับไฮโดรเจนเพิ่มได้อีก กรดไขมันชนิดนี้มีอะตอมคาร์บอนตั้งแต่ 4-24 อะตอม พบได้มากในไขมันสัตว์และน้ำมันมะพร้าว กรดไขมันอิ่มตัวเหล่านี้ ได้แก่ กรดสเตียริก กรดปาล์มมิติก กรดคลอริก  เป็นต้น  กรดไขมันอิ่มตัวมีสมบัติแข็งตัวง่าย มีจุดหลอมเหลวสูง ไม่เหม็นหืน  เนื่องจากไม่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนที่มีอยู่ในอากาศ แต่มีผลเสียคือหากรับประทานเข้าไปมากอาจทำให้เกิดการอุดตันของหลอดเลือดได้

ที่มา :www.foodnetworksolution.com

-  กรดไขมันไม่อิ่มตัว (Unsturated fatty acids)  คือ กรดไขมันที่ในหมู่ไฮโดรคาร์บอนมีพันธะระหว่างอะตอมคาร์บอนบางพันธะเป็นพันธะคู่  ซึ่งอาจมีพันธะคู่เพียงแห่งเดียวหรือหลายแห่งก็ได้ และผลจากการที่มีพันธะคู่  ทำให้โมเลกุลของกรดไขมันไม่อิ่มตัวมีจำนวนอะตอมไฮโดรเจนน้อยกว่ากรดไขมันอิ่มตัว ตัวอย่างของกรดไขมันไม่อิ่มตัว  ได้แก่ กรดไลโนเลอิก  กรดโอเลอิก เป็นต้น  กรดไขมันอิ่มตัวมีสมบัติแข็งตัวยากมีจุดหลอมเหลวต่ำ เมื่อตั้งทิ้งไว้ให้สัมผัสกับอากาศเป็นเวลานานจะเกิดกลิ่นเหม็นหืนได้

สมบัติของไขมันและน้ำมัน

1. การนำไฟฟ้า ไม่นำไฟฟ้า

2. ความหนาแน่น มีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ

3. สี กลิ่น และรส ไขมันและน้ำมันบริสุทธิ์ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น ไม่มีรส

ประโยชน์ของไขมันและน้ำมัน  

          ไขมันและน้ำมันนอกจากจะเป็นสารที่มีความจำเป็นต่อร่างกายของสิ่งมีชีวิตแล้ว มนุษย์ยังมีการนำไขมันและน้ำมันมาใช้ประโยชน์ในด้านอื่นๆอีกมากมาย เช่น การปรับปรุงอาหารและการสังเคราะห์ผลิตภัณฑ์ต่างๆ ในระดับอุตสาหกรรม ดังนี้

1.ประโยชน์ต่อร่างกายของสิ่งมีชีวิต เมื่อร่างกายได้รับไขมันหรือน้ำมันแล้ว ร่างกายจะมีการย่อยสลายให้กลายเป็นกรดไขมันเพื่อนำไปใช้ประโยชน์  ดังนี้ 

   1.1 ให้พลังงานแก่ร่างกาย  โดยไขมัน 1 กรัม  จะให้พลังงานประมาณ 9 กิโลแคลอรี
   1.2 สะสมไว้ใต้ผิวหนัง  ทำให้ร่างกายอบอุ่น  และช่วยป้องกันการกระทบกระเทือนของอวัยวะภายในร่างกาย
   1.3 เป็นพลังงานสำรองของร่างกาย  เมื่อร่างกายขาดพลังงานจากคาร์โบไฮเดรต
   1.4 เป็นส่วนประกอบของอวัยวะบางอย่าง  เช่น  เนื้องอก เส้นประสาท  เป็นต้น
   1.5 เป็นตัวทำลายวิตามินเอ, ดี, อีก  และเค  ร่างกายจึงสามารถดูดซึมวิตามินเหล่านี้เข้าสู่ร่างกายได้
   1.6 กรดไขมันบางชนิดเป็นสิ่งจำเป็นต่อกระบวนการเจริญเติบโต  การสืบพันธุ์  และป้องกันอาการผิวหนังอักเสบบางชนิด
2.ประโยชน์ในด้านอื่น ๆ  ไขมันและน้ำมันนอกจากจะมีประโยชน์ต่อร่างกายของสิ่งมีชีวิตแล้ว มนุษย์เรายังมีการใช้ประโยชน์จากไขมันและน้ำมันในด้านต่างๆ อีกมากมาย  ดังเช่น
   2.1 ด้านการปรุงอาหาร  เนื่องจากน้ำมันที่ใช้ปรุงอาหารเป็นสารที่มีจุดเดือดที่สูงมาก ทำให้น้ำมันสามารถเก็บความร้อนได้สูง  จึงสามารถใช้ในการปรุงอาหารทำให้อาหารสุกเร็ว
   2.2 ด้านอุตสาหกรรมการผลิตสบู่ เนื่องจากไขมันหรือน้ำมันจะสามารถทำปฏิกิริยากับสารละลายเบสได้ผลิตภัณฑ์ที่มีลักษณะเป็นไข  เมื่อละลายน้ำแล้วจะลื่น มีฟอง และผลิตภัณฑ์อีกชนิด คือ กลีเซอรอล
   2.3 ด้านอุตสาหกรรมการผลิตเนยเทียม ซึ่งผลิตขึ้นโดยการใช้กรดไขมันไม่อิ่มตัวมาทำปฏิกิริยาการเติมไฮโดรเจน  (Hydrogenation)  ที่ความดันสูง  และมีตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสม ทำให้พันธะคู่ของกรดไขไมันไม่อิ่มตัวถูกเติมไฮโดรเจนกลายเป็นพันธะเดี่ยว ดังนั้นกรดไขมันไม่อิ่มตัวจึงมีความอิ่มตัวมากขึ้น และมีจุดหลอมเหลวสูงขึ้น  จนมีลักษณะเป็นก้อนแข็ง

ไขมันและคอเลสเตอรอล 

          คอเรสเตอรอล (Cholesterol) เป็นไขมันชนิดหนึ่งที่มีบทบาทสำคัญต่อร่างกาย เนื่องจากเป็นสารที่ร่างกายใช้เป็นสารเริ่มต้นในการสร้างฮอร์โมนเพศ น้ำดี สร้างวิตามินดี และการลำเลียงกรดไขมันในกระแสเลือด ในร่างกายมนุษย์จะสามารถสังเคราะห์คอเลสเตอรอลขึ้นเองได้ แต่ปริมาณที่สังเคราะห์ได้ไม่มากพอ จึงต้องได้รับเพิ่มจากอาหารต่าง ๆ เช่น อาหารทะเล ไข่แดง เป็นต้น

ที่มา : www.aquaupa.com

           การับประทานอาหารซึ่งประกอบด้วยกรดไขมันชนิดอิ่มตัวในปริมาณที่มากเกินกว่าความต้องการของร่างกาย จะเป็นอันตรายต่อสุขภาพได้ เนื่องจากเมื่อร่างกายมีกรดไขมันอิ่มตัวปริมาณมากกรดไขมันอิ่มตัวบางส่วนจะรวมตัวกับคอเลสเตอรอลในกระแสเลือดแล้วตกตะกอนเกาะอยู่ตามผนังหลอดเลือด เมื่อสะสมมาก ๆ ก็จะทำให้เกิดการอุดตันของหลอดเลือด ซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญของการเกิดโรคหลอดเลือดอุดตัน โรคหัวใจ และอาการอัมพาตได้

                                                                              ที่มาของเนื้อหา : หนังสือเรียนชีววิทยา (สัตววิทยา1)

4.กรดนิวคลีอิก (nucleic acid) 

       เป็นสารชีวโมเลกุลขนาดใหญ่ เป็นสารพอลิเมอร์ธรรมชาติที่ประกอบด้วยหน่วยซ้ำ ๆ กันของนิวคลีโอไทด์(nucleotide) ดังนั้นจึงถือว่ากรดนิวคลีอิกเป็นพอลินิวคลีโอไทด์ (polynucleotide)จำนวนหน่วยของนิวคลีโอไทด์แตกต่างกันออกไปตามชนิดของกรดนิวคลีอิก ซึ่งมีขนาด<100 ไปจนถึงหลายล้านหน่วย

กรดนิวคลีอิกแบ่งเป็น 2 กลุ่ม ดังนี้

1) กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (Deoxyribonucleic acid ; DNA) ซึ่งสามารถพบได้ในบริเวณนิวเคลียสของเซลล์  มีหน้าที่เก็บข้อมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต และถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุกรรมจากรุ่นพ่อแม่ไปสู่รุ่นลูก

2) กรดไรโบนิวคลีอิก (Ribonucleic acid ; RNA) ซึ่งพบได้ในนิวเคลียสและไซโทพลาสซึมของเซลล์  มีหน้าที่ในการสังเคราะห์โปรตีนต่าง ๆ ดังนั้นกรดนิวคลีอิกจึงเป็นสารชีวโมเลกุลที่มีบทบาทสำคัญยิ่งในการกำหนดลักษณะต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต

ที่มา :www.student.chula.ac.th

องค์ประกอบและโครงสร้างของกรดนิวคลีอิก

          เมื่อไฮโดรไลซ์กรดนิวคลีอิกด้วยสภาวะที่อ่อนจะให้นิวคลีโอไทด์หลายหน่วยและเมื่อทำการไฮโดรไลซ์ต่อด้วยสภาวะที่แรงขึ้นจะได้เป็นกรดฟอสฟอริกและนิวคลีโอไซด์ แต่ถ้าใช้สภาวะที่แรงขึ้นไปอีกจะมีการไฮโดรไลซ์อย่างสมบูรณ์ โดยนิวคลีโอไซด์จะแตกออกเป็นเบสอินทรีย์และน้ำตาลไรโบสหรือดีออกซีไรโบส

ผลจากการทำไฮโดรลิซิสสรุปได้ว่า กรดนิวคลีอิกประกอบด้วยหน่วยย่อยที่เป็นกรดฟอสฟอริก เบสอินทรีย์ และน้ำตาลไรโบสหรือดีออกซีไรโบส

        กรดนิวคลีอิกเป็นสารชีวโมเลกุลที่มีขนาดใหญ่ ประกอบด้วยโมเลกุลย่อยๆที่เรียกว่า นิวคลีโอไทด์ (nucleotide) จำนวนมากมาสร้างพันธะโคเวเลนต์ต่อกันเป็นสายยาว โดยโมเลกุลนิวคลีโอไทด์จะประกอบด้วย 3หน่วยย่อย  ดังนี้

                    1)  น้ำตาลเพนโทส (pentose) เป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวซึ่งประกอบด้วยคาร์บอน 5 อะตอม  มี 2 ชนิด  คือ  น้ำตาลไรโบส (ribose)  ซึ่งเป็นองค์ประกอบของอาร์เอ็นเอและดีออกซีไรโบส (deoxyribose)  ซึ่งเป็นองค์ประกอบของดีเอ็นเอ  โดยทั้งสองชนิดจะมีความแตกต่างกันคือ น้ำตาลดีออกซีไรโบสจะมีอะตอมธาตุออกซิเจนน้อยกว่าน้ำตาลไรโบสอยู่ 1 อะตอม
                    2)  ไนโตรเจนเบส (nitrogenous base)  มีอยู่ทั้งสิ้น 5ชนิด  คือ  อะดีนีน (Adenine ; A),  กวานีน (Guanine ; G),  ไซโทซีน (Cytosine ; C),  ยูเรซิล (Uracil ; U)  และไทมีน (Thymine ; T) ซึ่งส่วนของไนโตรเจนเบสนี้จะเป็นส่วนที่กำหนดความแตกต่างของโมเลกุลนิวคลีโอไทด์  โดยในดีเอ็นเอจะประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ชนิดที่มีเบสเป็น A, C, G หรือ T  ขณะที่ในอาร์เอ็นเอประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ชนิดที่มีเบสเป็น A, C, G หรือ U
                    3)  หมู่ฟอสเฟต  เป็นบริเวณที่สามารถสร้างพันธะกับน้ำตาลเพนโทสของนิวคลีโอไทล์อีกโมเลกุล ทำให้โมเลกุลของนิวคลีโอไทด์แต่ละโมเลกุลสามารถเชื่อมต่อกันได้

        เมื่อมีนิวคลีโอไทด์จำนวนแสนจนถึงล้านโมเลกุลขึ้นไปมาเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเคมี จนเกิดเป็นสายยาวของดีเอ็นเอหรืออาร์เอ็นเอ  โดยโครงสร้างของดีเอ็นเอจะมีลักษณะเป็นสายนิวคลีโอไทด์2 สาย อยู่เป็นคู่กันพันบิดเป็นเกลียวโดยมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างกันด้วยพันธะไฮโดรเจน  ขณะที่อาร์เอ็นเอจะมีลักษณะเป็นสายนิวคลีโอไทด์เพียงสายเดียวที่มีการบิดม้วนเป็นเกลียว
คุณสมบัติของกรดนิวคลีอิก

(1) คุณสมบัติเกี่ยวกับกรดและเบส

          เนื่องจากหมู่ฟอสเฟตของกรดนิวคลีอิคสามารถแตกตัวให้โปรตอนได้ทำให้กรดนิวคลีอิคมีประจุเป็นลบ จึงสามารถรวมตัวกับประจุบวกก่อน เช่น Mg2+, Ca2+ฯลฯ หรือสารอื่นๆที่มีประจุบวก เช่น สเปรอร์มีน( Spermine)และ ฮิสโตน ( Histone )ได้

(2) ความหนืด ( Viscosity )

          กรดนิวคลีอิกในสภาพที่โมเลกุลเหยียดตัวออก จนมีลักษณะคล้ายท่อนไม้ตรง เช่น ในสภาวะที่สารละลายมี pH เป็นกลาง จะทำให้สารละลายกรดนิวคลีอิกมีความหนืดสูง

(3) คุณสมบัติเกี่ยวกับการตกตะกอน ( Sedimentation )

          กรดนิวคลีอิกละลายได้ดีในสารละลายบัฟเฟอร์ที่มี pH เป็นกลางแต่ในส่วนสารละลายกรดหรือแอลกอฮอล์หรือในสารละลายที่ไม่เป็นโพลาร์ เช่น อะซิโตน คลอโรฟอร์ม กรดนิวคลีอิกจะไม่ละลายและจะรวมตัวกันเป็นกลุ่ม ตกตะกอนแยกออกจากสารละลาย

(4) คุณสมบัติเกี่ยวกับการดูดแสง

          เบสที่เป็นส่วนประกอบในกรดนิวคลีอิกเป็นสารพวกอะโรมาติก ที่สามารถดูดแสงอัลตราไวโอเลต ดังนั้นในสภาพธรรมชาติ DNA จึงสามารถดูดกลืนแสงที่ความยาวคลื่น 260 และ 195 nm. แต่การดูดแสงจะน้อยกว่านิวคลีโอไทด์อิสระที่มีปริมาณเท่ากัน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า Hypochromism และเมื่อDNA เปลี่ยนสภาพจากเกลียวคู่มาสู่สภาพสายเดี่ยว ( Single stranded ) จะท าให้การดูดแสงเพิ่มมากขึ้น ปรากฏการณ์เช่นนี้เรียกว่า Hyperchromism หรือHyperchromic effect การเปลี่ยนสภาพดังกล่าวอาจทำได้โดยใช้กรด ด่าง หรือการเพิ่มอุณหภูมิซึ่งจะทำให้DNA เปลี่ยนสภาพกลายเป็น DNA สายเดี่ยว และเมื่อปล่อยให้อุณหภูมิลดลงอย่างช้าๆDNA สายเดี่ยว จะค่อยๆจับคู่กันตามกฏการณ์จับคู่เบส กลายเป็น DNAเกลียวคู่อีก การดูดกลืนแสงก็จะลดลงด้วย การจับคู่กันใหม่ดังกล่าวจะเกิดขึ้นได้ดีในสารละลายที่มี DNA ชนิดเดียวกันถ้าเป็น DNA ของสัตว์ต่างชนิดกันการจับคู่กันเป็นเกลียวคู่จะเกิดได้ดีหรือไม่ขึ้นอยู่กับความคล้ายคลึงกันในการเรียงตัวของเบสใน DNA การจับคู่ของ DNA ต่างชนิดกันดังกล่าวเรียก DNA hybridization

ประโยชน์ของกรดนิวคลีอิก

1. ลอกแบบ (Replication) ตัวเองในขณะที่มีการแบ่งเซลล์ เพื่อสร้าง DNA สำหรับ โครโมโซมของเซลล์ใหม่ที่เกิดขึ้น

2. ควบคุมการสังเคราะห์โปรตีน โดยผ่านกระบวนการถอดแบบ (Transcription)ในการสร้างโปรตีน แต่ยังไม่ทราบหน้าที่ที่แน่นอน

                                                                               ที่มาของเนื้อหา : หนังสือเรียนชีววิทยา (สัตววิทยา1)