บทเรียนออนไลน์ วิชาวิทยาศาสตร์ เรื่อง สารชีวโมเลกุล
ทีมงานทรูปลูกปัญญา
|
18 ม.ค. 65
 | 68.8K views



ผังมโนทัศน์สาระการเรียนรู้






สาระสำคัญประจำหน่วย
          1. สารชีวโมเลกุลเป็นสารอินทรีย์ที่มีธาตุคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจนเป็นองค์ประกอบหลัก ประกอบด้วยคาร์โบไฮเดรต ไขมัน โปรตีน และกรดนิวคลิอิกซึ่งมีอยู่ในอาหาร
          2. คาร์โบไฮเดรตเป็นสารอาหารหลักที่ให้พลังงานแก่ร่างกาย มีทั้งโมเลกุลขนาดเล็กและมอโนแซ็กคาไรด์ที่เชื่อมต่อกันเป็นโมเลกุลใหญ่ขึ้น คือ ไดแซ็กคาไรด์และพอลิแซ็กคาไรด์
          3. มอโนแซ็กคาไรด์หรือน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวเป็นคาร์โบไฮเดรตที่มีโมเลกุลเล็กที่สุด ร่างกายสามารถดูดซึมไปใช้ได้ทันที ละลายน้ำได้ดี มีรสหวาน เช่น ไรโบส กลูโคส
          4. ไดแซ็กคาไรด์หรือน้ำตาลโมเลกุลคู่เป็นคาร์โบไฮเดรตที่ประกอบด้วยน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว 2 โมเลกุล ที่มาเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเคมี ร่างกายไม่สามารถดูดซึมได้ทันที ต้องย่อยสลายด้วยเอนไซม์ก่อน
          5. พอลิแซ็กคาไรด์ ประกอบด้วยหน่วยย่อยของกลูโคสจำนวนมากเชื่อมต่อกัน ละลายน้ำได้ยากหรือไม่ละลายน้ำเลย เช่น แป้ง เซลลูโลส
          6. ไขมันและน้ำมัน หากอยู่ในสภาพของแข็ง ณ อุณหภูมิปกติจะเรียกว่า ไขหรือไขมัน แต่ถ้าอยู่ในสภาพของเหลวจะเรียกว่า น้ำมัน ทั้งไขมันและน้ำมันเป็นสารประกอบที่เรียกว่า ไตรกลีเซอไรด์ เกิดจากการรวมตัวกันของกรดไขมันกับกลีเซอรอล
          7. กรดไขมันแบ่งเป็น 2 ประเภท คือ กรดไขมันอิ่มตัว และกรดไขมันไม่อิ่มตัว
          8. โปรตีน ประกอบด้วยหน่วยย่อยที่เรียกว่า กรดแอมิโน ซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเพปไทด์ระหว่างหมู่คาร์บอกซิลของโมเลกุลหนึ่งกับหมู่แอมิโนของอีกโมเลกุลหนึ่ง
          9. โปรตีนในธรรมชาติแบ่งเป็น 2 ชนิด คือ กรดแอมิโนจำเป็น ร่างกายสังเคราะห์ไม่ได้ จำเป็นต้องได้รับจากสารอาหาร และกรดอะมิโนไม่จำเป็น ร่างกายสังเคราะห์ได้ ไม่จำเป็นต้องได้รับจากอาหาร
         10. กรดนิวคลิอิก แบ่งเป็น 2 ชนิด คือ กรดดีออกซีไรโบนิวคลิอิก (DNA) ทำหน้าที่เป็นสารพันธุกรรม และกรดไรโบนิวคลิอิก (RNA) ทำหน้าที่สังเคราะห์ โปรตีนภายในเซลล์

Keywords
          สารชีวโมเลกุล : สารที่มีธาตุคาร์บอน ธาตุไฮโดรเจน และธาตุออกซิเจนเป็นองค์ประกอบหลัก โมเลกุลมีขนาดใหญ่มากและพบในสิ่งมีชีวิต
          โมโนแซ็กคาไรด์ : น้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว
          ไดแซ็กคาไรด์ : น้ำตาลโมเลกุลคู่
          ไตรกลีเซอไรด์ : การรวมตัวทางเคมีของกรดไขมัน 3 โมเลกุล กับกลีเซอรอล 1 โมเลกุล
          กรดไขมันอิ่มตัว : กรดไขมันที่ธาตุคาร์บอนยึดกันด้วยพันธะเดี่ยว
          กรดไขมันไม่อิ่มตัว : กรดไขมันที่ธาตุคาร์บอนบางอะตอมยึดเกาะกันด้วยพันธะคู่
          กรดแอมิโนจำเป็น : กรดแอมิโนที่ร่างกายไม่สามารถสังเคราะห์ได้ต้องรับจากอาหาร
          กรดแอมิโนไม่จำเป็น : กรดแอมิโนที่ร่างกายสามารถสังเคราะห์ได้
          DNA : กรดนิวคลิอิกที่ทำหน้าที่เก็บและถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุกรรม
          RNA : กรดนิวคลิอิกที่ทำหน้าที่หลักในการสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์



คาร์โบไฮเดรต
          คาร์โบไฮเดรต (carbohydrate)
                    จัดเป็นสารชีวโมเลกุล (biomolecule) ที่ให้พลังงานและทำหน้าที่ควบคุมการเผาไหม้ไขมันและโปรตีนในร่างกาย โดยคาร์โบไฮเดรตที่ร่างกายใช้เป็นแหล่งหลังงานมากที่สุด คือ กลูโคส ซึ่งสะสมอยู่ในตับและกล้ามเนื้อในรูปของไกลโคเจน แต่ถ้าร่างกายรับคาร์โบไฮเดรตมากเกินไปจะเปลี่ยนเป็นไขมันสะสมไว้ใต้ผิวหนัง
          แหล่งอาหารที่ให้คาร์โบไฮเดรต
                    คาร์โบไฮเดรตในพืชได้มาจากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงแล้วสะสมไว้ตามส่วนต่าง ๆ โดยเฉพาะในเมล็ด หัว และรากในรูปของแป้งและเซลลูโลส ขณะที่ในสัตว์และมนุษย์มีการสะสมคาร์โบไฮเดรตไว้ในรูปของไกลโคเจน คาร์โบโฮเดรตจะประกอบด้วยธาตุคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน มีสูตรทั่วไปคือ Cx(H2O)y ซึ่งเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า แซ็กคาไรด์ (saccharide) มีทั้งที่เป็นโมเลกุลขนาดเล็ก ได้แก่ โมโนแซ็กคาไรด์ (monosaccharide) ไดแซ็กคาไรด์ (disaccharide) และโมเลกุลขนาดใหญ่ เรียกว่า พอลิแซ็กคาไรด์ (polysaccharide)




          องค์ประกอบและโครงสร้างของคาร์โบไฮเดรต
                    คาร์โบไฮเดรตประกอบด้วยโมเลกุลขนาดต่าง ๆ ดังนี้
                              1. มอโนแซ็กคาไรด์ (monosaccharide) หรือน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว โดยใน 1 โมเลกุลประกอบด้วยคาร์บอน 5 - 8 อะตอม สามารถละลายน้ำได้ดีและมีรสหวาน ความแตกต่างของมอโนแซ็กคาไรด์อยู่ที่จำนวนอะตอมของคาร์บอนและโครงสร้างโมเลกุล เช่น ไรโบส (ribose) มีสูตรโมเลกุล C5H10O5 กลูโคส (glucose) กาแล็กโทส (galactose) มีสูตรโมเลกุล C6H12O6 เช่นเดียวกัน แต่มีสมบัติแตกต่างกันตามโครงสร้าง







                               กลูโคสเป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวที่สำคัญที่สุด เนื่องจากเป็นโมเลกุลที่มีขนาดเล็ก ร่างกายจึงดูดซึมไปใช้ได้ทันทีโดยไม่ต้องผ่านการย่อย ซึ่งต่างจากคาร์โบไฮเดรตชนิดอื่น ๆ เช่น แป้งหรือน้ำตาลที่ไม่ใช่น้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวจะต้องย่อยสลายด้วยเอนไซม์ก่อนดูดซึมเข้าสู่ร่างกาย กลูโคสที่เข้าสู่ร่างกายส่วนหนึ่งจะถูกนำไปใช้ในการสลายเป็นพลังงาน อีกส่วนจะถูกลำเลียงเก็บไปไว้ที่ตับ สำหรับส่วนที่เหลือจะเก็บไว้ในรูปของไกลโคเจน เมื่อร่างกายขาดแคลนพลังงาน ไกลโคเจนก็จะถูกนำมาสลายเป็นกลูโคส โดยทำปฏิกิริยากับแก๊สออกซิเจนที่หายใจเข้าไปจนได้ผลิตภัณฑ์สุดท้าย คือ คาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และพลังงาน เรียกว่า ปฏิกิริยาการหายใจระดับเซลล์




                               2. ไดแซ็กคาไรด์ (disaccharide) หรือน้ำตาลโมเลกุลคู่ ประกอบด้วยน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว 2 โมเลกุล ซึ่งอาจเป็นชนิดเดียวกันหรือต่างชนิดกันมาเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเคมี น้ำตาลโมเลกุลคู่ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดี ได้แก่ ซูโครส (sucrose) หรือน้ำตาลทราย ประกอบด้วยโมเลกุลของกลูโคสและฟรักโทสต่อกัน มอลโทส (maltose) ประกอบด้วยกลูโคส 2 โมเลกุลต่อกัน และแล็กโทส (lactose) ประกอบด้วยโมเลกุลของกาแล็กโทสและกลูโคสต่อกัน มี น้ำตาลทั้ง 3 ชนิดจะมีสูตรโมเลกุลเช่นเดียวกัน คือ C12H22O11 แต่มีสมบัติแตกต่างกันตามโครงสร้าง




                               3. พอลิแซ็กคาไรด์ (polysaccharide) มีโมเลกุลขนาดใหญ่มากและมีสูตรโครงสร้างที่ซับซ้อน ประกอบด้วยหน่วยย่อยของกลูโคสจำนวนมากเชื่อมต่อกัน ไม่มีรสหวาน ละลายน้ำได้ยากหรือไม่ละลายเลย แบ่งเป็น 3 ชนิด คือ แป้ง (starch) เกิดจากกลูโคสหลายพันโมเลกุลมาเชื่อมต่อกัน มีโครงสร้างทั้งที่เป็นแบบสายยาวและแบบกิ่งก้านสาขา เมื่อรับประทานเข้าไปร่างกายสามารถย่อยสลายได้ เซลลูโลส (cellulose) หรือเส้นใยอาหาร เกิดจากกลูโคสหลายพันหลายหมื่นโมเลกุลมาเชื่อมต่อกันเป็นสายยาว แต่ละสายจะเรียงตัวขนานกันโดยมีพันธะเคมียึดเหนี่ยว จึงมีลักษณะเป็นเส้นใย เมื่อรับประทานเข้าไปจะไม่สามารถย่อยสลายได้เพราะร่างกายไม่มีเอนไซม์สำหรับย่อย จึงถูกขับถ่ายออกมาเป็นกากอาหาร และไกลโคเจน (glycogen) เกิดจากกลูโคสหลายแสนโมเลกุลหรืออาจถึงล้านโมเลกุลมาเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเคมี มีโครงสร้างเป็นสายเป็นกิ่งก้านสาขาและมีขนาดใหญ่กว่าแป้งหรือเซลลูโลสมาก สามารถพบได้ในคนและสัตว์เท่านั้น




          สมบัติบางประการของคาร์โบไฮเดรต
                    คาร์โบไฮเดรตแต่ละชนิดจะมีลักษณะการรวมตัวหรือมีโครงสร้างของโมเลกุลไม่เหมือนกัน ซึ่งส่งผลให้มีสมบัติแตกต่างกันไปด้วย
                    คาร์โบไฮเดรต 4 ชนิดมีสมบัติแตกต่างกัน คือ น้ำตาลกลูโคส (C6H12O6) และน้ำตาลซูโครส (C12H22O11) มีสมบัติลละลายน้ำได้ดี สามารถทำปฏิกิริยากับสารละลายเบเนดิกส์ได้ ทั้งนี้น้ำตาลซูโครสจะทำปฏิกิริยาได้ช้ากว่าน้ำตาลกลูโคส เพราะเป็นน้ำตาลโมเลกุลคู่ จึงต้องย่อยให้เป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวก่อนถึงจะสามารถทำปฏิกิริยาได้ ส่วนแป้งมันและสำลี (เซลลูโลส) ไม่ละลายน้ำ ไม่ทำปฏิกิริยากับสารละลายเบเนดิกส์ แต่เมื่อนำไปต้มกับกรดไฮโดรคลอริกจนย่อยสลายเป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวแล้ว จึงจะทำปฏิกิริยากับสารละลายเบเนดิกส์ได้ เมื่อนำคาร์โบไฮเดรตทั้ง 4 ชนิดมาทดสอบกับสารละลายไอโอดีนพบว่า น้ำแป้งมันที่นำไปต้มกับกรดเท่านั้นที่เกิดปฏิกิริยา คือ เปลี่ยนสีของสารละ ลายไอโอดีนเป็นสีน้ำเงินเข้มหรือสีม่วงดำ
          บทบาทและหน้าที่ของคาร์โบไฮเดรต
                    1. ให้พลังงานแก่ร่างกาย คาร์โบไฮเดรต 1 กรัม จะให้พลังงาน 4 กิโลแคลอรี (ยกเว้นเซลลูโลส)
                    2. ช่วยให้การเผาผลาญไขมันเป็นไปอย่างสมบูรณ์จนได้พลังงาน
                    3. ช่วยประหยัดการใช้โปรตีนในร่างกาย กรณีที่ร่างกายได้รับคาร์โบไฮเดรตและไขมันไม่เพียงพอจะนำโปรตีนมาเผาผลาญ ซึ่งเป็นการใช้โปรตีนอย่างสิ้นเปลือง
                    4. ช่วยในการทำงานของลำไส้และการขับถ่าย เซลลูโลสจะช่วยกระตุ้นการทำงานของลำไส้ใหญ่
                    5. ช่วยรักษาภาวะน้ำตาลในเลือดให้คงที่
                    6. ช่วยทำลายพิษของสารบางชนิด เมื่อสารบางชนิดเข้าไปที่ตับจะทำปฏิกิริยากับสารคาร์โบไฮเดรต ทำให้สารพิษกลายเป็นสารไม่มีพิษ
                    7. ใช้เป็นพลังงานสำรองของร่างกาย โดยเก็บวะสมไว้ในตับในรูปของไกลโคเจนแต่หากร่างกาย

ไขมันและน้ำมัน
          ไขมัน (fat) และน้ำมัน (oil)
                     เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีโมเลกุลใหญ่ ไม่ละลายน้ำ แต่จะละลายได้ดีในน้ำมันหรือไขมันด้วยกัน รวมไปถึงตัวทำละลายอินทรีย์บางชนิด เช่น แอลกอฮอล์ ส่วนไขมันเป็นสารอาหารที่ให้พลังงานสูงกว่าสารอาหารอื่น ๆ
แหล่งอาหารที่ให้ไขมันและน้ำมัน
                     แหล่งอาหารที่ให้ไขมันและน้ำมัน ได้แก่ ผลและเมล็ดของพืช เช่น มะพร้าว ปาล์ม และเมล็ดทานตะวัน และใต้ผิวหนังและในช่องท้องของสัตว์ เช่น ไขมันหมู ไข่แดง ตลอดจนอาหารทะเลบางชนิด เช่นหอยนางรมและหมึก




          องค์ประกอบและโครงสร้างของไขมันและกรดไขมัน
                     ไขมันและน้ำมันประกอบด้วยคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน หากอยู่ในสภาพของแข็ง ณ อุณหภูมิปกติ จะเรียกไขมันว่า ไข หรือไขมัน แต่หากอยู่ในสภาพของเหลวจะเรียกว่า น้ำมัน ทั้งไขมันและน้ำมันเป็นสารประกอบที่เรียกว่า ไตรกลีเซอไรด์ (triglyceride) มีโครงสร้างเหมือนกัน คือ เกิดจากการรวมตัวทางเคมีของกรดไขมัน (fatty acid) 3 โมเลกุล กับกลีเซอรอล (glycerol) 1 โมเลกุล




                     กรดไขมันมีโครงสร้าง 2 ส่วน คือ ส่วนที่มีคาร์บอนต่อกันด้วยพันธะเดี่ยวหรือพันธะคู่เป็นสายยาว และส่วนที่เป็นหมู่คาร์บอกซิล (–CO2H) ซึ่งมีสมบัติเป็นกรด กรดไขมันในธรรมชาติ ได้แก่
                               1. กรดไขมันอิ่มตัว (saturated fatty acid) เป็นกรดไขมันที่คาร์บอนยึดกันด้วยพันธะเดี่ยว มีจำนวนคาร์บอนตั้งแต่ 4–24 อะตอม พบได้ทั้งในไขมันจากสัตว์และไขมันจากพืช เช่น กรดสเตียริก กรดไขมันอิ่มตัวมีสมบัติแข็งตัวง่าย มีจุดหลอมเหลวสูง ไม่เหม็นหืน เพราะไม่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศ แต่จะย่อยยาก




                               2. กรดไขมันไม่อิ่มตัว (unsaturated fatty acid) เป็นกรดไขมันที่คาร์บอนบางอะตอมยึดเกาะกันด้วยพันธะคู่ จึงมีไฮโดรเจนในโมเลกุลน้อยกว่ากรดไขมันชนิดอิ่มตัว เช่น กรดโอเลอิกที่ในโมเลกุลมีคาร์บอน 18 อะตอม มีพันธะ 1 คู่ พบได้ในไขมันจากสัตว์และพืชซึ่งร่างกายสามารถสังเคราะห์ได้เอง ส่วนกรดไขมันที่มีพันธะคู่ระหว่างอะตอมคาร์บอนมากกว่า คู่ เช่น กรดไลโนเลอิก ที่ร่างกายไม่สามารถสังเคราะห์ได้ มาจากสารอาหารเท่านั้น จึงเรียกว่า กรดไขมันจำเป็น (essential fatty acids) นอกจากนี้กรดไขมันไม่อิ่มตัวสามารถเกิดปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชัน (hydrogenation) หรือปฏิกิริยาการเติมไฮโดรเจนเข้าไปบริเวณพันธะคู่ได้







                    กรดไขมันไม่อิ่มตัวมีสมบัติแข็งตัวยาก มีจุดหลอมเหลวต่ำ หากทิ้งไว้ในอุณหภูมิปกติเป็นเวลานานจะเหม็นหืนได้ ทั้งนี้ในน้ำมันพืชจะมีกรดไขมันไม่อิ่มตัวมากกว่าในน้ำมันสัตว์
                    นอกจากไขมันชนิดต่าง ๆ ในข้างต้นแล้ว ยังมีไขมันที่มีความสำคัญต่อร่างกายอีกชนิดหนึ่ง คือ คอเลสเตอรอล (cholesterol) เป็นสารเริ่มต้นในการสร้างน้ำดีและฮอร์โมนเพศ ช่วยสร้างสารที่จะเปลี่ยนไปเป็นวิตามินดีเมื่อได้รับแสงอาทิตย์ และช่วยในการดูดซึมกรดไขมันที่ลำไส้เล็กและนำพากรดไขมันในเลือด ในร่างกายจะมีการสร้างและการสลายตัวของคอเลสเตอรอลเกิดขึ้นตลอดเวลา และมีการขับออกจากในรูปของน้ำดีปล่อยเข้าสู่ลำไส้เล็ก เพื่อช่วยย่อยไขมัน







          ประโยชน์จากไขมัน
                    นอกจากประโยชน์ต่อร่างกายแล้ว ไขมันยังมีประโยชน์ต่ออุตสาหกรรมหลายชนิด เช่น ใช้ทำเป็นไข (wax) เคลือบผิวเฟอร์นิเจอร์ ทำเทียนไข และใช้เป็นส่วนประกอบในเครื่องสำอาง เป็นต้น
                    น้ำมันพืชเมื่อนำไปต้มกับสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์จะได้สารชนิดใหม่ ซึ่งหากทิ้งไว้ให้เย็นจะกลายเป็นไขที่ละลายน้ำและเกิดฟองเหมือนสบู่ เรียกปฏิกิริยานี้ว่า ปฏิกิริยาแซพอนิฟีเคชัน (saponification) สำหรับไข (wax) เป็นไขมันประเภทหนึ่งที่มีในพืชและสัตว์บางชนิด ไขในพืชจะทำหน้าที่ป้องกันการ
สูญเสียน้ำ หรือป้องกันการทำลายจากเชื้อราและศัตรูพืชขนาดเล็ก ขณะที่ในสัตว์จะทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้เปียกน้ำ
          บทบาทและหน้าที่ของไขมัน
                    1. ให้พลังงานและความร้อนแก่ร่างกาย โดยไขมันบริสุทธิ์ 1 กรัม จะให้พลังงาน 9 แคลอรี
                    2. ช่วยละลายวิตามินที่ไม่ละลายน้ำ เพื่อให้ร่างกายดูดซึมไปใช้ประโยชน์ได้
                    3. ป้องกันการกระทบกระเทือนของอวัยวะภายใน เช่น ในช่องอกและช่องท้อง และช่วยพยุงให้อวัยวะคงรูป เช่น ไขมันที่บุบริเวณแก้ม ฝ่ามือ และฝ่าเท้า
                    4. ช่วยป้องกันการสูญเสียความร้อนของร่างกายและช่วยควบคุมอุณหภูมิของร่างกายให้คงที่

โปรตีน
          โปรตีน (Protein)
                    โปรตีนเป็นสารชีวโมเลกุลที่มีขนาดใหญ่ มีโครงสร้างที่ซับซ้อน และเป็นองค์ประกอบสำคัญของเซลล์พืชและสัตว์ โดยมีส่วนช่วยในการเจริญเติบโต ซ่อมแซมเนื้อเยื่อ ตลอดจนควบคุมปฏิกิริยาเคมีในร่างกายให้ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพ




          แหล่งอาหารที่ให้โปรตีน
                    แหล่งอาหารที่ให้โปรตีน ได้แก่ เนื้อสัตว์และผลิตภัณฑ์จากสัตว์ และพืช โดยเฉพาะพืชตระกูลถั่ว ซึ่งแหล่งอาหารที่ให้โปรตีนแต่ละชนิดมีปริมาณโปรตีนไม่เท่ากัน อาหารประเภทเนื้อสัตว์ นม และไข่ ถือเป็นแหล่งโปรตีนคุณภาพสูง เนื่องจากมีกรดแอมิโนที่จำเป็นต่อร่างกายครบถ้วน ขณะที่ถั่วเหลืองต้มสุกและเต้าหู้จะมีโปรตีนที่คุณภาพด้อยกว่า เนื่องจากมีกรดแอมิโนที่จำเป็นบางชนิดน้อยกว่า นมสด ไข่ขาว และน้ำนมถั่วเหลือง เป็นแหล่งอาหารโปรตีนคุณภาพสูง ในทางทฤษฎีอาหารที่ให้โปรตีนชนิดที่ร่างกายสามารถนำไปสร้างเนื้อเยื่อได้ 100 เปอร์เซ็นต์ ระบุว่า อาหารนั้นมีคุณค่าทางชีววิทยา (Biological Value หรือ BV) เป็น 100 ซึ่งโปรตีนดังกล่าวเป็นโปรตีนอุดมคติ (ideal protein) ซึ่งมีคุณค่าแก่ร่างกายสูงที่สุด แต่ปัจจุบันยังไม่มีโปรตีนดังกล่าว ดังนั้นจึงอนุโลมให้โปรตีนในน้ำนมมารดามีคุณค่าทางโภชนาการของอาหารที่ให้โปรตีนเท่ากับ 100 ในแต่ละวันเราควรรับประทานอาหารประเภทโปรตีนให้เหมาะสมกับสภาพร่างกายเพศ อายุ และน้ำหนัก โดยทั่วไปควรรับประทานให้ได้ได้ประมาณ 1 กรัมต่อน้ำหนักร่างกาย 1 กิโลกรัม




          องค์ประกอบและโครงสร้างโปรตีน
                    โปรตีนมีหน่วยย่อยที่เรียกว่า กรดแอมิโน (amino acid) กรดแอมิโนทุกชนิดประกอบด้วยหมู่แอมิโน (–NH2) ซึ่งมีสมบัติเป็นเบส และหมู่คาร์บอกซิล (–CO2H) ซึ่งมีสมบัติเป็นกรด โปรตีนเกิดจากกรดแอมิโนมากกว่า 50 หน่วยมาเชื่อมต่อกัน โดยมีพันธะเพปไทด์ (peptide bond) เชื่อมระหว่างหมู่คาร์บอกซิลของโมเลกุลหนึ่งกับหมู่แอมิโนของอีกโมเลกุลหนึ่ง







          โปรตีนในร่างกาย
                    โปรตีนในธรรมชาติมีกรดแอมิโนเป็นองค์ประกอบอยู่ประมาณ 20 ชนิด แต่ละชนิดมีโครงสร้างการเรียงลำดับและสัดส่วนการรวมตัวที่แตกต่างกัน โดยแบ่งเป็น 2 กลุ่ม คือ
                              1. กรดแอมิโนจำเป็น (essential amino acid) เป็นกรดแอมิโนที่ร่างกายไม่สามารถสังเคราะห์ได้หรือสังเคราะห์ได้ไม่เพียงพอกับความต้องการของร่างกาย จึงต้องรับจากอาหาร
                              2. กรดแอมิโนไม่จำเป็น (non-essential amino acid) เป็นกรดแอมิโนที่ร่างกายสามารถสังเคราะห์ได้เพียงพอกับความต้องการของร่างกาย จึงไม่จำเป็นต้องรับจากสารอาหาร
                    โครงสร้างของกรดแอมิโนแต่ละชนิดจะขึ้นอยู่กับหมู่ R หรือหมู่แอลคิล โดยการเรียงตัวและสัดส่วนของกรดแอมิโนต่างชนิดกันที่เชื่อมต่อกันทำให้เกิดโปรตีนต่างชนิดกัน
                    โครงสร้างทางกายภาพของโปรตีนแต่ละชนิดจะมีความสัมพันธ์กับหน้าที่ เมื่อโครงสร้างทางกายภาพของโปรตีนถูกทำลาย โปรตีนจะไม่สามารถทำหน้าที่ได้เหมือนเดิม เรียกว่า การแปลงสภาพโปรตีน (denaturation of protein)






                    โปรตีนแต่ละชนิดในร่างกายจะมีหน้าที่เฉพาะ ซึ่งหากเกิดการสลับที่หรือเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของกรดแอมิโนเพียงตำแหน่งเดียว ก็อาจส่งผลให้การทำงานของโปรตีนเปลี่ยนแปลงไปได้
          บทบาทและหน้าที่ของโปรตีน
                    1. ให้กรดแอมิโน ซึ่งร่างกายจะนำไปสร้างโปรตีนในเซลล์และเนื้อเยื่อต่าง ๆ ตลอดชีวิต
                    2. สร้างสารที่ควบคุมการทำงานของร่างกาย ได้แก่ เอนไซม์ ฮอร์โมน และสารภูมิคุ้มกัน ซึ่งจะช่วยควบคุมปฏิกิริยาต่าง ๆ ให้ดำเนินไปตามปกติ
                    3. รักษาสภาพแวดล้อมภายในร่างกายให้คงที่ เช่น ค่าความเป็นกรด–ด่าง (pH) โดยโปรตีนในเลือดจะช่วยให้เลือดมี pH คงที่หรือเป็นด่างเล็กน้อย ซึ่งเป็นสภาพที่เหมาะแก่การทำงานของอวัยวะ อีกทั้งยังช่วยรักษาสมดุลของน้ำในร่างกายและควบคุมความเข้มข้นของเลือดและน้ำให้คงที่
                    4. ให้พลังงานแก่ร่างกาย (โปรตีน 1 กรัม ให้พลังงาน 4 กิโลแคลอรี) เมื่อร่างกายได้รับพลังงานจากคาร์โบไฮเดรตและไขมันไม่เพียงพอ จะมีการนำโปรตีนที่สมสะอยู่ในกล้ามเนื้อมาผลาญให้เกิดพลังงาน
                    5. ช่วยในการขนส่งสารต่าง ๆ ในเลือด เช่น ฮอร์โมน วิตามิน ไขมัน และเกลือแร่ เป็นต้น
บทบาทและหน้าที่ของโปรตีนยังมีอีกหลายประการ เช่น เป็นส่วนประกอบของเฮโมโกลบินในเม็ดเลือดแดง ทำหน้าที่นำออกซิเจนไปสู่ส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย เป็นส่วนประกอบของไมโอซิน (myosin) และแอกทิน (actin) ในกล้ามเนื้อ โดยมีสภาพเป็นโปรตีนขนาดเล็กเรียงซ้อนกันเป็นชั้น ๆ ทำหน้าที่เกี่ยวกับการหดตัวและคลายตัวของกล้ามเนื้อ

กรดนิวคลิอิก
          กรดนิวคลิอิก (nucleic acid)
                    เป็นสารชีวโมเลกุลที่มีขนาดใหญ่ ทำหน้าที่เก็บและถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตจากรุ่นหนึ่งไปยังรุ่น กรดนิวคลิอิกแบ่งเป็น 2 ชนิด คือ กรดดีออกซีไรโบนิวคลิอิก (deoxyribonucleic acid) หรือ DNA ส่วนใหญ่พบอยู่ในนิวเคลียสของเซลล์ และ กรดไรโบนิวคลิอิก (ribonucleic acid) หรือ RNA พบในนิวเคลียสและไซโทพลาสซึมของเซลล์ ทำหน้าที่หลักในการสังเคราะห์โปรตีน กรดนิวคลิอิกทั้ง 2 ชนิดมีขนาดโมเลกุลใหญ่มากและมีนิวคลีโอไทด์ (nucleotide) เป็นหน่วยย่อย นิวคลีโอไทด์แต่ละหน่วยมีส่วนย่อย 3 ส่วน คือ หมู่ฟอสเฟต น้ำตาลซึ่งมีคาร์บอน 5 อะตอม และเบสที่มีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบ
                    เบสในนิวคลีโอไทด์ แบ่งเป็น 2 ชนิด คือ อนุพันธ์ของพิวรีน ได้แก่ แอดินีน (Adenine, A) กัวนีน (Guanine, G) และอนุพันธ์ของพิริมิดีน ได้แก่ ไซโทซีน (Cytosine, C) ยูราซิล (Uracil, U) ไทมีน (Thymine, T)




                    ใน DNA จะมีน้ำตาลดีออกซีไรโบส (deoxyribose sugar) เป็นองค์ประกอบ ขณะที่ RNA จะมีน้ำตาลไรโบส (ribose sugar) เป็นองค์ประกอบ ส่วนโมเลกุลที่มีเฉพาะเบสต่ออยู่กับน้ำตาล เรียกว่า นิวคลีโอไซด์ (nucleoside) เช่น แอดิโนซีน (adenosine) คือ แอดินีนต่อกับไรโบส ไทมิดีน (thymidine) คือ ไทมีนต่อกับดีออกซีไรโบส ทั้งนี้แอดิโนซีนถือเป็นองค์ประกอบสำคัญของ ATP และ ADP ซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการถ่ายทอดพลังงานในเซลล์




          โครงสร้างของ DNA
                    โครงสร้างของ DNA ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์สายยาว 2 สายพันกันเป็นเกลียวคู่แบบบันไดเวียน มีน้ำตาลดีออกซีไรโบส ยึดเกาะกันด้วยคู่เบสที่เฉพาะเจาะจง คือ กัวนีนกับไซโทซีน และแอดินีนกับไทมีน ด้วยพันธะไฮโดรเจน




          โครงสร้างของ RNA
                     โครงสร้างของ RNA ประกอบด้วยสายนิวคลีโอไทด์เหมือนกับ DNA แต่จะมีน้ำตาลไรโบส ยึดเกาะกันด้วยคู่เบสแอดินีนกับยูราซิลแทนไทมีน ขนาดและโครงสร้างของ RNA จะแตกต่างกัน ซึ่งอาจขดกันเป็นเกลียวตามชนิดและหน้าที่ในการสังเคราะห์โปรตีน
                     โมเลกุลของ DNA จะทำหน้าที่สะสมพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต โดยข้อมูลทางพันธุกรรมจะเกิดจากการเรียงลำดับของเบสใน DNA ซึ่งสามารถถ่ายทอดจากรุ่นหนึ่งไปสู่อีกรุ่นหนึ่งได้จากการจำลองแบบตัวเอง (replication) ในขณะที่มีการแบ่งเซลล์เพื่อสร้าง DNA ของเซลล์ใหม่ และมี RNA ทำหน้าที่คัดลอกข้อมูลจาก DNA เพื่อนำไปสังเคราะห์โปรตีนที่ร่างกายต้องการ
                     สารชีวโมเลกุลทั้ง 4 ชนิด คือ คาร์โบไฮเดรต ไขมัน โปรตีน และกรดนิวคลิอิก มีความสำคัญต่อการสิ่งมีชีวิตเป็นอย่างยิ่ง หากสมดุลดังกล่าวเกิดการเปลี่ยนแปลง อาจทำให้การเจริญเติบโตหรือการถ่ายทอดทางพันธุกรรมเกิดความผิดปกติได้
 

 



 

แหล่งที่มาของเนื้อหา : สำนักพิมพ์วัฒนาพานิช www.wpp.co.th