Macromolecule

Views:
 
Category: Entertainment
     
 

Presentation Description

No description available.

Comments

Presentation Transcript

Slide 1: 

The structure and function of macromolecules

Slide 2: 

สารประกอบขนาดใหญ่ (macromolecules) ในสิ่งมีชีวิต จัดเป็น 4 กลุ่มตามลักษณะโครงสร้างของโมเลกุล ได้แก่ Carbohydrate ประกอบด้วยธาตุ C, H, O Protein “ C, H, O, N Lipid “ C, H, O Nucleic acid “ C, H, O, N, P

Slide 3: 

Building models to study the structure of macromolecules Linus Pauling (1901-1994) Today, scientists use computer

Slide 4: 

ปฏิกิริยาเคมีของ macromolecules ได้แก่ Condensation เป็นปฏิกิริยาสังเคราะห์ macromolecules จาก monomers เล็กๆเป็นจำนวนมาก และได้ผลผลิต H2O ด้วย ดังนั้นอาจเรียกว่า ปฏิกิริยา dehydration Hydrolysis เป็นปฏิกิริยาย่อยสลาย macromolecules ให้เล็กลง เพื่อให้สามารถนำผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เข้าสู่เซลล์ได้ หรือย่อยสลาย macromolecules ที่ไม่ใช้แล้วภายในเซลล์

Slide 5: 

The synthesis of a polymer

Slide 6: 

The Breakdown of a polymer

Slide 7: 

Carbohydrates เป็นสารประกอบจำพวก น้ำตาล และ polymer ของน้ำตาล แบ่งกลุ่ม carbohydrates ได้เป็น 3 กลุ่ม ตามจำนวนโมเลกุลของน้ำตาลที่เป็นองค์ประกอบ ได้แก่ Monosaccharide Disaccharide Polysaccharide Carbohydrates

Slide 8: 

Monosaccharide เป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว ที่ประกอบด้วย C, O และ H มีสูตรคือ (CH2O)n โดยมีอะตอมของ C ต่อกันเป็นสาย และมี Carbonyl group และ hydroxy group ต่อกับอะตอมของ C Carbonyl group

Slide 9: 

The structure and classification of some monosaccharides

Slide 10: 

Linear and ring forms of glucose

Slide 11: 

น้ำตาลโมเลกุลคู่ (Disaccharides) เกิดจากการรวมตัวของน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว 2 โมเลกุล โดยปฏิกิริยา condensation Covalent bond ที่เกิดขึ้น เรียกว่า Glycosidic linkage

Slide 12: 

Examples of disaccharides synthesis

Slide 13: 

Polysaccharide เป็น carbohydrate ที่มีขนาดใหญ่มาก ประกอบด้วย monosaccharides จำนวนมากต่อกันด้วย glycosidic linkage ชนิดของ polysaccharide ขึ้นอยู่กับ 1. ชนิดของ monosaccharide 2. ชนิดของ Glycosidic linkage ตัวอย่าง polysaccharide ได้แก่ starch, glycogen, cellulose และ chitin

Slide 14: 

Storage polysaccharides

Slide 15: 

Starch: 1-4 linkage of  glucose monomers Cellulose: 1-4 linkage of  glucose monomers

Slide 16: 

Cellulose มี glucose เป็นองค์ประกอบเช่นเดียวกับ แป้ง แต่มีพันธะแบบ 1-4 glycosidic linkage ผนังเซลล์ของพืชประกอบด้วย cellulose เป็นจำนวนมาก

Slide 17: 

The arrangement of cellulose in plant cell walls

Slide 18: 

Chitin, a structural polysaccharide Chitin forms the exoskeleton of Arthropods Chitin is used to make a strong and flexible surgical thread

Slide 19: 

Chitin มีโครงสร้างคล้ายกับ Cellulose ต่างกันที่ว่า หน่วยย่อยเป็น N-acetylglucosamine ต่อกันเป็นโมเลกุลสายยาว

Slide 20: 

หน้าที่ของ carbohydrate Sugars : ทำหน้าที่ให้พลังงานและเป็นแหล่งคาร์บอนแก่สิ่งมีชีวิต ribose และ deoxyribose เป็นองค์ประกอบของ nucleic acid Polysaccharide : เป็นแหล่งสะสมพลังงานของสิ่งมีชีวิต โดยพืชเก็บสะสมพลังงานในรูปของ starch ส่วนสัตว์เก็บสะสมพลังงานในรูปของ glycogen Cellulose และ chitin เป็นโครงสร้างของพืชและสัตว์

Slide 21: 

Lipids Diverse Hydrophobic molecules

Slide 22: 

Lipids เป็นสารที่ไม่เป็น polymer Lipids ไม่ละลายน้ำ เนื่องจากโครงสร้างของ lipids ประกอบด้วย nonpolar covalent bonds เป็นส่วนมาก Lipids ได้แก่ ไขมัน (Fat) Phospholipid Steroid ขี้ผึ้ง (Wax)

Slide 23: 

Fats : เป็นแหล่งสะสมพลังงาน Fats ถึงแม้จะไม่เป็น polymer แต่เป็นสารที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ ประกอบด้วยสารที่มีโมเลกุลขนาดเล็กกว่ามาต่อกันด้วยปฏิกิริยา Dehydration Fats ประกอบด้วย Glycerol และ กรดไขมัน (Fatty acid)

Slide 24: 

ส่วน “tail” ของ fatty acid ที่เป็น hydrocarbon ที่มักมีอะตอมคาร์บอนต่อกันประมาณ 16-18 อะตอม เป็นส่วนที่ทำให้ fats ไม่ละลายน้ำ (hydrophobic)

Slide 25: 

Triglycerol ไขมัน 1 โมเลกุล ประกอบด้วย Glycerol 1 โมเลกุล และ กรดไขมัน 3 โมเลกุล

Slide 26: 

กรดไขมันแบ่งออกเป็น 2 กลุ่ม ได้แก่ Saturated fatty acid (กรดไขมันชนิดอิ่มตัว) Unsaturated fatty acid (กรดไขมันชนิดไม่อิ่มตัว) ไขมันที่ได้จากสัตว์ เช่น เนย มี saturated fatty acid เป็นองค์ประกอบ มีลักษณะเป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง ไขมันจากพืช มี unsaturated fatty acid เป็นองค์ประกอบ มีลักษณะเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้อง

Slide 27: 

Saturated fat and fatty acid Unsaturated fat and fatty acid

Slide 28: 

Phospholipids เป็นองค์ประกอบหลักของ cell membrane ประกอบด้วย glycerol 1 โมเลกุล fatty acid 2 โมเลกุล และ phosphate group (phosphate group มีประจุ -) มีส่วนหัวที่มีประจุ และเป็นส่วนที่ชอบน้ำ (hydrophilic) และส่วนหางที่ไม่ชอบน้ำ (hydrophobic)

Slide 29: 

The structure of phospholipid

Slide 30: 

Micelle Phospolipid in aqueous environments เมื่อเติม phospholipids ลงในน้ำ phospholipids จะรวมตัวกัน โดยเอาส่วนหางเข้าหากัน และส่วนหัวหันออกทางด้านนอก กลายเป็นหยดเล็กๆ เรียกว่า micelle

Slide 31: 

Phospholipid bilayer ที่ cell membrane ของสิ่งมีชีวิต Phospholipids จะเรียงตัวเป็น 2 ชั้น โดย hydrophilic head จะหันออกทางด้านนอกเข้าหากัน ส่วน hydrophobic tail อยู่ตรงกลาง

Slide 32: 

Steroids เป็น lipids ประกอบด้วย คาร์บอนเรียงตัวเป็นวงแหวน 4 วง Steroids ชนิดต่างๆ มีหมู่ functional group ที่ต่อกับวงแหวนแตกต่างกัน Cholesterol เป็น steroid ที่เป็นองค์ประกอบของ cell membrane

Slide 33: 

Cholesterol, a steroid Cholesterol ยังเป็น precusor สำหรับการสังเคราะห์ steroid อื่นๆหลายชนิด เช่น hormones

Slide 34: 

Protein เป็น polypeptide ของ amino acid ที่ต่อกันเป็นลำดับเฉพาะตัวสำหรับโปรตีนแต่ละชนิด โปรตีนสามารถทำงานได้ ต้องมีรูปร่าง (conformation) ที่เป็นลักษณะเฉพาะตัว มนุษย์มีโปรตีนมากกว่า 10,000 ชนิด แต่ละชนิดมีโครงสร้างและหน้าที่แตกต่างกัน

Slide 35: 

Amino acid เป็นสารอินทรีย์ที่มีหมู่ carboxyl และหมู่ amino ต่อกับอะตอมคาร์บอนที่เป็นศูนย์กลาง อะตอมที่เป็นศูนย์กลางยังต่อกับอะตอม hydrogen และหมู่ R group 1 หมู่ที่แตกต่างกัน

Slide 36: 

Amino acid แบ่งออกเป็นกลุ่มตามคุณสมบัติของ R group R group ที่แตกต่างกันนี้ ทำให้เกิด amino acid แตกต่างกัน 20 ชนิด แต่ละชนิดมีคุณสมบัติทางเคมีและชีววิทยาแตกต่างกัน

Slide 37: 

Amino acid กลุ่ม Nonpolar

Slide 38: 

กลุ่ม Polar

Slide 39: 

กลุ่ม Electrically charged

Slide 40: 

Making a polypeptide chain Amino acid ต่อกันเป็นสายยาวด้วย covalent bond เรียกว่า peptide bond

Slide 41: 

ปลายที่มีหมู่ amino เรียกว่า N-terminus ปลายที่มีหมู่ carboxyl เรียกว่า C-terminus

Slide 42: 

สาย polypeptide ประกอบด้วย amino acid ทั้ง 20 ชนิด เรียงต่อกันเป็นอิสระ สาย polypeptide จึงสามารถมีรูปแบบที่ไม่เหมือนกันนับหมื่นชนิดได้

Slide 43: 

โปรตีนสามารถทำงานได้ต้องมีรูปร่าง (conformation) ที่เป็นลักษณะเฉพาะตัว โปรตีนที่ทำงานได้ประกอบด้วย polypeptide 1 สายหรือมากกว่า ซึ่งม้วนพับไปมาตามแรงยึดเหนี่ยวระหว่าง side chain ของ amino acid รูปร่างของโปรตีนจึงขึ้นอยู่กับลำดับของ amino acid ที่เรียงกันอยู่

Slide 44: 

A protein’s function depends on its specific conformation Ribbon model Space filling model

Slide 45: 

โครงสร้างของโปรตีนถูกแบ่งออกเป็น Primary structure Secondary structure Tertiary structure Quaternary structure สำหรับโปรตีนที่ประกอบด้วย polypeptide มากกว่า 1 สาย

Slide 46: 

The primary structure of a protein Primary structure คือ ลำดับของ amino acid ที่ประกอบขึ้นเป็นโปรตีน Primary structure ถูกกำหนดโดยข้อมูลทางพันธุกรรม (DNA)

Slide 47: 

การเปลี่ยนแปลงลำดับ amino acid ในโปรตีนอาจมีผลให้รูปร่างของโปรตีนเปลี่ยนไป และอาจมีผลต่อการทำงานของโปรตีนชนิดนั้นๆ ตัวอย่างเช่น โรค sickle-cell anemia

Slide 48: 

A single amino acid substitution in a protein causes sickle-cell disease

Slide 49: 

The secondary structure of a protein Secondary structure ที่พบบ่อยในธรรมชาติได้แก่ Helix และ  Pleated sheet Secondary structure เป็นโครงสร้างที่เกิดขึ้นจาก H-bond ระหว่างหมู่ carboxylและหมู่ amino

Slide 50: 

Spider silk: a structural protein ตัวอย่างเช่น เส้นใยแมงมุม มีโครงสร้างแบบ  Pleated sheet ทำให้เส้นใยแมงมุมมีความแข็งแรงมาก

Slide 51: 

Tertiary structure of a protein

Slide 52: 

Tertiary structure เป็นรูปร่างของ polypeptide สายหนึ่งตลอดสาย ซึ่งการม้วนพบไปมาขึ้นอยู่กับแรงยึดเหนี่ยวระหว่าง R group ด้วยกันเอง หรือ R group กับโครงสร้างหลัก แรงยึดเหนี่ยวหมายถึง H-bond ionic bond Hydrophobic interaction Van der Waals interaction นอกจากนี้บางตอนยึดติดกันด้วย covalent bond ที่แข็งแรง เรียกว่า disulfide bridges ระหว่างหมู่ sulhydryl (-SH) ของกรดอะมิโน cysteine ที่อยู่ใกล้กัน

Slide 53: 

The Quaternary structure of proteins เป็นโครงสร้างของโปรตีนที่ประกอบด้วย polypeptide มากกว่า 1 สายเท่านั้น เกิดจาก tertiary structure ของ polypeptide แต่ละสายมารวมกัน Polypeptide chain ตัวอย่างเช่น : Collagen เป็น fibrous protein ประกอบด้วย polypeptide 3 สายพันกันอยู่ ซึ่งทำให้โปรตีนชนิดนี้มีความแข็งแรงและพบใน connective tissue

Slide 54: 

Hemoglobin ประกอบด้วย polypeptide 4 สายรวมกันกลายเป็นโปรตีนที่มีรูปร่างเป็นก้อน

Slide 55: 

The four levels of protein structure

Slide 56: 

Denaturation and renaturation of a protein

Slide 57: 

รูปร่างของโปรตีนบางชนิดสามารถเปลี่ยนแปลงได้ ถ้าสภาพแวดล้อมของโปรตีนเปลี่ยนไป เช่น pH อุณหภูมิ ตัวทำลาย เป็นต้น เนื่องจากแรงยึดเหนี่ยวต่างๆระหว่าง amino acid ในสาย polypeptide ถูกทำลาย การเปลี่ยนแปลงนี้เรียกว่า Denaturation โปรตีนบางชนิดเมื่อเกิด denaturation แล้ว ยังสามารถกลับคืนสู่สภาพเดิมได้ เรียกว่า Renaturation

Slide 58: 

A chaperonin in action

Slide 59: 

X-ray crystallography

Slide 60: 

หน้าที่ของโปรตีน เป็นโครงสร้างเยื่อหุ้มเซลล์และเยื่อหุ้ม oganelles เป็นโครงสร้างสำคัญของสิ่งมีชีวิต เช่น keratin เป็นองค์ประกอบของ เล็บ ผม เป็นต้น Haemoglobin ทำหน้าที่ขนส่งออกซิเจน Hormones ต่างๆ ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของร่างกาย Acin และ myosin ในกล้ามเนื้อ ทำหน้าที่เกี่ยวกับการเคลื่อนไหว Enzymes ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีต่างๆ ฯลฯ

Slide 61: 

Nucleic acid (Informational polymer)

Slide 62: 

1. Nucleic acid เป็นแหล่งเก็บข้อมูลทางพันธุกรรมและถ่ายทอดลักษณะของสิ่งมีชีวิต Nucleic acid มี 2 ชนิด ได้แก่ Ribonucleic acid (RNA) Deoxyribonucleic acid (DNA)

Slide 63: 

DNA ถูกใช้เป็นแม่แบบในการสังเคราะห์ mRNA ซึ่งถูกใช้เป็นตัวกำหนดในการสังเคราะห์โปรตีนอีกทอดหนึ่ง

Slide 64: 

สิ่งมีชีวิตได้รับการถ่ายทอด DNA จากรุ่นพ่อแม่ โมเลกุลของ DNA เป็นสายยาวมียีนเป็นจำนวนมากเป็นองค์ประกอบ DNA อาจเกิดการเปลี่ยนแปลงได้ เนื่องจากสาเหตุต่างๆ เช่น ฤทธิ์ของสารเคมี หรือ รังสีจากสารกัมมันตรังสี การเปลี่ยนลำดับ nucleotide ใน DNA อาจมีผลให้สิ่งมีชีวิตมีลักษณะเปลี่ยนแปลงไปจากเดิมได้ การเปลี่ยนแลงลักษณะของสิ่งมีชีวิตที่มีผลมาจากการเปลี่ยนแปลงลำดับ nucleotide สามารถถ่ายทอดต่อไปยังรุ่นลูกได้

Slide 65: 

2. สายของ nucleic acid ประกอบด้วย polymer ของ nucleotides แต่ละ nucleotide ประกอบด้วย 3 ส่วน ได้แก่ Nitrogen base Pentose sugar Phosphate group

Slide 66: 

Nitrogen base แบ่งออกเป็น 2 กลุ่ม ตามโครงสร้างทางเคมี ได้แก่

Slide 67: 

ใน DNA และ RNA มีเบสอยู่ 4 ชนิดเท่านั้น DNA มีเบส A, G, C, T RNA มีเบส A, G, C, U

Slide 68: 

น้ำตาล pentose ใน RNA คือ ribose ใน DNA คือ deoxyribose

Slide 69: 

ตรงตำแหน่งอะตอมคาร์บอนที่ 5 (5’) ของน้ำตาล pentose มีหมู่ phosphate group มาต่อ รวมเรียก pentose + nitrogen base + phosphate group ว่า nucleotide

Slide 70: 

The components of nucleic acids

Slide 71: 

Nucleotide หลายโมเลกุลมาเชื่อมต่อกัน ได้สายยาวของ polynucleotide ที่มีหมู่ phosphate และ pentose เรียงต่อกันเป็นสาย โดย nitrogen base ยื่นออกมาจากส่วนยาวของ nucleic acid Bond ที่มาเชื่อมต่อระหว่าง nucleotide 2 โมเลกุล เรียกว่า Phosphodiester linkage

Slide 72: 

ลำดับของ nitrogen base บนสาย DNA หรือ mRNA มีลักษณะเฉพาะตัว ลำดับของ base ในยีนจะเป็นตัวกำหนดลำดับของ amino acid ของ polypeptide ของโปรตีน

Slide 73: 

3. การถ่ายทอดลักษณะทางกรรมพันธุ์เกิดขึ้น เนื่องจาก DNA มีการจำลองตัวเอง RNA ประกอบด้วยสาย polynucleotide เพียงสายเดียว DNA ประกอบด้วยสาย polynucleotide 2 สายเรียงต่อขนานกัน และมีโครงสร้างเป็นเกลียว เรียกว่า double helix

Slide 74: 

สายทั้งสองของ DNA มีการเรียงตัวสลับปลายกัน คือ ปลายด้าน 5’ ของ DNA สายหนึ่งจะเข้าคู่กับปลายด้าน 3’ ของอีกสายหนึ่ง โดยยึดติดกันด้วย H-bond ระหว่าง A กับ T และ G กับ C (ดังรูป) ลักษณะการเข้าคู่กันของ base เรียกว่า complementary

Slide 75: 

The DNA double helix and its replication เมื่อเซลล์จะมีการแบ่งตัว DNA จะจำลองตัวเอง และถ่ายทอดต่อไปให้เซลล์ใหม่ การสร้าง DNA โมเลกุลใหม่ เรียกว่า DNA replication

Slide 76: 

ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์พยายามเปรียบเทียบลำดับ nucleotide ของยีนชนิดเดียวกันจากสิ่งมีชีวิตต่างๆ เพื่อใช้ในการจำแนกกลุ่มของสิ่งมีชีวิต และศึกษาเรื่องวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ

authorStream Live Help