Download as PDF, PPTX
More Related Content
การสลายสารอาหารเพื่อให้ได้พลังงาน - Energy of cell
- 1.
- 2. การเปลี่ยนรูปพลังงานและการหมุนเวียนสารเคมีในระบบนิเวศ Chloroplast และ mitochondria เป็ น organelles ที่เปลี่ยนพลังงานรู ปหนึ่งไปอีกรู ปหนึ่ง ในChloroplast เกิดกระบวนการ photosynthesis ซึ่งพลังงานแสงถูก เปลี่ยนเป็ นพลังงานสะสมใน คาร์โบไฮเดรต ที่ mitochondria เกิด กระบวนการ cellular respiration พลังงานที่เก็บไว้ในคาร์โบไฮเดรตจะถูก เปลี่ยนเป็ นพลังงานในรู ป ATP ซึ่ง สิ่ งมีชีวตจะนาไปใช้ในเซลล์ต่อไป ิ มีพลังงานบางส่ วนสู ญเสี ยไปกับความ ร้อน 2
- 3. ATP (Adenosine triphosphate) เป็ นสารเคมีท่ มีพลังงานสูงพร้ อมที่จะแตกตัวปล่ อยให้ ี พลังงานออกมาใช้ ท่ใดที่หนึ่งได้ ี 3
- 4. เมื่อ ~P สลายภายในเซลล์พลังงานบางส่ วนจะสูญเสียไปใน รูปของความร้ อน และบางส่ วนถูกนาไปใช้ ทางาน และเมื่อ ATP ถ่ ายทอด ~P ให้ กับโมเลกุลของสารอื่น โมเลกุลของสารนันจะได้ ้ พลังงานเพิ่มขึนด้ วย ทาให้ เกิดปฏิกิริยากับโมเลกุลอื่นต่ อไป ดังนัน ้ ้ พลังงานจาก ATP สามารถทาให้ เกิดปฏิกิริยาเคมีภายในเซลล์ ได้ 4
- 5. ATP เมื่อถูกใช้ แล้วสามารถสร้ างกลับมาใหม่ ได้ 5
- 6. พลังงานในรูป ATP ถูกนาไปใช้ทางานต่ างๆภายในเซลล์ 6
- 7. ATP สร้ างขึนอย่างไร ้ เรียกกระบวนการสร้ าง ATP ว่ า Phosphorylation มีวธีการสร้ างหลายแบบ ิ 1. Oxidative phosphorylation 2. Substrate phosphorylation 3. Photophosphorylation 7
- 8. Oxidative phosphorylation การสร้ าง ATP จาก การถ่ ายทอด e- ผ่ านสาร นา e- เช่ น NADH, FADH2 ใน e- transport chain ที่ mitochondria และ มี O2 เป็ นตัวรับ e- ตัว สุดท้ าย 8
- 9. Substrate phosphorylation ATP ถูกสร้ างโดยการ ถ่ ายทอด ~P จากสารที่ มีพันธะเคมีพลังงานสูง กว่ ามายัง ADP โดยตรง โดยมี enzyme กระตุ้น 9
- 10. Photophosphorylation แสงทาให้ e- จากนา ถูกถ่ ายทอดไปตาม e- ้ transport chain ใน chloroplast ได้ พลังงานใน รูป ATP 10
- 11. Metabolic pathway กระบวนการ metabolismเป็ นผลของปฏิกิริยาเคมีท่ เกิดขึน ี ้ ในเซลล์ เริ่มต้ นจาก E1 E2 E3 E4 A B C D E ในแต่ ละขันตอนจะอาศัย enzymes เป็ นตัวเร่ งให้ เกิดปฏิกิริยา ้ 11
- 12. Enzyme ช่ วยเร่งให้ เกิดปฏิกิริยาโดยตัวเองไม่ เปลี่ยนแปลงเป็ นสารอื่น เร่ งปฏิกิริยาเฉพาะ การทางานต้ องการ optimum factors 12
- 13. The induced fitbetween an enzyme and its substrate 13
- 14. The catalytic cycleof an enzyme 14
- 15. อัตราการเร่ งปฏิกิริยาเคมีโดย enzymeขึนกับ ้ Temperture pH Inhibition (noncompetitive inhibition, Competitive inhibition) 15
- 16. Environmental factors affectingenzyme activity Temperature 16
- 17. pH 17
- 18. NAD+ = nicotinamideadenine dinucleotide 18
- 19. NAD+ พบในเซลล์ ทางานร่ วมกับ enzymeโดยเป็ นตัวรับ e- ในปฏิกิริยา oxidation-reduction Oxidation H Dehydrogenase R C R’ + NAD+ R C R’’ + NADH + H+ OH O Reduction NAD+ = oxidized coenzyme NADH = reduced coenzyme 19
- 20. Cellular respiration รวมหมายถึง 2กระบวนการ คือ - Aerobic cellular respiration - Fermentation 20
- 21. Aerobic cellular respiration เป็ นกระบวนการย่ อยสารอาหาร เพื่อให้ ได้ ATP และมี O2 เป็ นตัวรับ e- ตัวสุดท้ าย Organic compounds + Oxygen CO2 + H2O + energy (food) 21
- 22. แต่ โดยทั่วไป cellularrespiration จะ อธิบายถึง Oxidation ของ glucose 6C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + energy 22
- 23. Fermentation เป็ นกระบวนการย่ อยสารอาหารเพื่อให้ ได้ ATP โดยมี organic compounds เป็ นตัวรับ e- เป็ น anaerobic process เป็ นการย่ อยสลาย glucose เพียงบางส่ วน ผลได้ lactate (animal cell) หรือ CO2 + alcohol (yeast) ได้ 2 ATP 23
- 24. Aerobic cellular respirationประกอบด้ วย Glycolysis Krebs cycle Electron transport chain (ETC) and oxidative phosphorylation 24
- 25.
- 26. เมื่อร่ างกายของเราเกิดการเผาผลาญ glucoseในเซลล์ แล้ ว ได้ product ร่ างกายทาอย่ างไร คนเราหายใน O2 เข้ าไปในปอด และรั บประทานอาหาร glucose ซึ่ง O2 และ glucose เข้ าไปในกระแสเลือด แล้ วเข้ าไปในเซลล์ Glycolysis เกิดขึนที่ cytoplasm ได้ pyruvate ้ Pyruvate เข้ าไปใน mitochondria และถูกเผาผลาญต่ อไป จนได้ CO2 + H2O + พลังงานในรู ป ATP CO2 , H2O และ ATP แพร่ ออกจาก mitochondria ไปยัง cytoplasm ATP ถูกนาไปใช้ ประโยชน์ ภายในเซลล์ CO2 แพร่ ออกจากเซลล์ เข้ าไป ในกระแสเลือด และหายใจออกไป ส่ วน H2O จะถูกนาไปใช้ ในเซลล์ 26
- 27. Glycolysis 27
- 28. โปรตีนที่อยู่ท่ ผิวของ mitochondriaจะขนส่ ง pyruvate ี เข้ าไปใน mitochondria Net: 2 Pyruvate 2 Acetyl CoA + 2NADH 2C2O ออกจากเซลล์ 28
- 29.
- 30. ใน 2 Krebscycle / 1 Glucose 2 Acetyl CoA 4CO2 + 6NADH2 e- transport chain +2 FADH2 + 2 ATP (substrate level phosphorylation) 30
- 31. The pathway of electrontransport ETC ประกอบด้ วย electron carrier molecules (ตัวรั บ e-)ที่ อยู่ ใน inner mitochondrial membrane ตัวรั บ e- จะรับเฉพาะ e- H+ จะถูกปล่ อยออกมาและ ถูกส่ งออกไปที่ intermembrane space 31
- 32. O2 จะเป็ นตัวรับ e- ตัวสุดท้ าย แล้ วรวมกับ H+ กลายเป็ น H2O ½ O2 + 2e- + 2H+ H20 สรุ ปว่ า ETC ไม่ ทาให้ สร้ าง ATP โดยตรง แต่ ทาให้ เกิด H+ gradient ที่ผนังด้ านในของ mitochondria ซึ่งทาให้ สะสม พลังงานมากพอที่จะทาให้ เกิด phosphorylation 32
- 33. ATP synthase เป็น protein cmplex ทาหน้ าที่ สังเคราะห์ ATP ซึ่งจะทางานได้ โดยการไหลผ่ านของ H+ การสร้ าง ATP แบบนี ้ เรี ยกว่ า Chemiosmotic ATP synthesis 33
- 34. Electron transport chainand oxidative phosphorylation 34
- 35. Review: how eachmolecules of glucose yields many ATP molecules during cellular respiration 35
- 36. Fermentation (Backup ATP production) Glycolysis Pyruvate Lactate (animal) CO2 + alcohol (yeast) หรือ อาจจะได้ product อื่นๆ ขึนอยู่กับ enzyme ใน ้ สิ่งมีชีวิตนัน ้ 36
- 37. ผลของ fermentation จะได้2ATP NADH ที่ได้ จาก fermantation จะถูก เปลี่ยนเป็ น NAD+ เพื่อใช้ ใน glycolysis ได้ 37
- 38.
- 39. Lactic acid fermentation(animal cell) 39
- 40. Pyruvate as akey junction in catabolism ผลของ Glycolysis คือ pyruvate ซึ่งจะ ถูกเผาผลาญต่ อไปด้ วย fermentation หรื อ aerobic cellular respiration แล้ วแต่ ว่ าจะอยู่ในภาวะที่มี O2 หรื อไม่ สาหรับเซลล์ ท่ ี สามารถเกิด กระบวนการหายใจได้ ทัง 2 แบบ ้ 40
- 41. ถึงแม้ ว่า fermantationจะได้ พลังงานน้ อย แต่ กสาคัญเพราะว่ าทาให้ ็ ได้ ATP อย่ างรวดเร็ว ในร่ างกายของเรา muscle cell จะเกิด fermentation มากในขณะที่ร่างกายทางานหนักในระยะเวลาสัน เช่ น วิ่ง้ fermentation เป็ นกระบวนการให้ เกิด ATP และ lactate ใน muscle cell ในตอนแรก เมื่อมีจานวนมากขึนทาให้ เกิดอาการเมื่อยล้ า ้ เนื่องจากมีสภาพเป็ นกรดมาก เมื่อหยุดวิ่งร่ างกายหายใจแรงเป็ นการนาเอา O2 มาใช้ เพิ่มมากขึน lactate จะถูกส่ งไปที่ตับ และถูกเปลี่ยนเป็ น ้ pyruvate ในเซลล์ ของยีส ถ้ ามี glucose จานวนมาก ยีสจะหายใจแบบ anaerobic ได้ เป็ น alcohol เมื่อมี alcohol เพิ่มจานวนมากขึนจะทา ้ ให้ ยีสตายได้ จากการที่ ค้นพบกระบวนการ fermentation จึงนามาใช้ ประโยชน์ ได้ มากมาย 41
- 42. The catabolism of variousfood molecules ร่ างกายของเราได้ พลังงานส่ วน ใหญ่ จาก fats, proteins, disaccharides และ polysaccharides ที่กน ิ เข้ าไป โมเลกุลเหล่ านีถกย่ อย ู้ ให้ เป็ นโมเลกุลที่เล็กลงด้ วย enzymes ซึ่งสามารถจะเข้ า ไปในกระบวนการ glycolysis หรื อ Krebs cycle ได้ 42