หลักการทางเคมีของสิ่งมีชีวิต ชีววิทยา มอสี่.ppt

1. หลักการทางเคมีของสิ่งมี
ชีวิต

2. The hierarchy of
biological order
from atom to
organism

3. สสารต่างๆในธรรมชาติประกอบ
ด้วยธาตุ
Sodium Chlorine Sodium chloride
The sodium metal combines with the
poisonous gas chlorine to form the edible
compound sodium chloride, or table salt.
+

4. ธาตุที่มีความจำเป็นต่อสิ่งมีชีวิตมี
มากกว่า 25 ชนิด แต่มีเพียง 4 ชนิดนั้นที่
เป็นองค์ประกอบหลัก ได้แก่
Carbon ( C)
Hydrogen (H)
Oxygen (O)
Nitrogen (N)
(มากกว่า 95 % ของน้ำหนักตัว)

6. The effect of nitrogen
deficiency in corn
Goiter, iodine
deficiency
ธาตุเหล่านี้ล้วนมีความจำเป็นต่อสิ่งมีชีวิตทั้ง
สิ้น ถ้าขาดธาตุใดธาตุหนึ่งอาจทำให้เกิด
ความผิดปกติและอาจถึงตายได้

7. โครงสร้างอะตอม
อะตอมเป็นโครงสร้างที่เล็กที่สุดของ
ธาตุที่มีสมบัติเฉพาะตัวของธาตุหนึ่งๆ
โครงสร้างอะตอมประกอบด้วยอนุภาคหลัก
คือ
โปรตอน (Proton)
อีเล็กตรอน (Electron)
และ นิวตรอน (Neutron)

8. Helium (He) atom
อะตอมของธาตุฮีเลียม (He) มี proton
และ neutron อย่างละ 2 อนุภาคอยู่ใน
นิวเคลียส และ electron 2 อนุภาควิ่งอยู่รอบ
นอก

9. อะตอมของธาตุแต่ละธาตุมีจำนวนอนุภาค
ต่างๆไม่เท่ากัน
ให้นิสิตทบทวน
เรื่อง ธาตุ และ อะตอม
ที่เรียนในชั้นมัธยมปลายแล้วด้วย
ตนเอง

10. Isotopes
ธาตุบริสุทธิ์ในธรรมชาติ ประกอบด้วย
อะตอมที่มีจำนวน proton เท่ากัน แต่มี
จำนวน neutron ในนิวเคลียสไม่เท่ากัน
อะตอมเหล่านี้มีคุณสมบัติทางเคมีเหมือนกัน
เรียกอะตอมเหล่านี้ว่า Isotopes ตัวอย่างเช่น
C ประกอบด้วย isotopes ต่างกัน 3 ชนิด
ได้แก่
C , C , C
12
6
13
6
14
6

11. C เกิดการปลดปล่อยพลังงานหรือ
อนุภาคออกมาตลอดเวลา หรือมีการสลาย
ตัว เรียก isotope ที่สลายตัวได้ว่า
radioactive isotope (สารกัมมันตรังสี)
Radioactive isotope ของธาตุแต่ละ
ชนิดมีค่าครึ่งชีวิต (half life) เฉพาะตัว
นักวิทยาศาสตร์จึงใช้ radioactive
isotope ในการหาอายุของซากสิ่งมีชีวิต
ได้
14
6

12. Using radioactive
isotopes to study
cell chemistry

13. The PET scan, a medical use for
radioactive isotopes

14. การรวมกันของอะตอมเป็นโมเลกุล ด้วยแรงยึด
เหนี่ยวระหว่างอะตอมวิธีต่างๆ หรือด้วย
chemical bond ต่างๆ ได้แก่
Covalent bond
Hydrogen bond
Ionic bond
Van der Waals interaction
Hydrophobic interaction

15. Covalent bond
Covalent bond
มีความแข็งแรง
มาก ต้องใช้
ความร้อนสูงจึง
จะทำลายพันธะ
นี้ได้

16. Hydrogen bond
เป็นพันธะที่เกิดจากอะตอมของ H+
ที่
เกิดพันธะกับอะตอมที่มีค่า
electronegativity สูง ทำให้อะตอมของ H+
มีประจุเป็นบวกน้อยๆ และพร้อมที่จะเกิด
แรงดึงดูดกับอะตอมที่มีค่า
electronegativity สูงในโมเลกุลอื่นๆที่มี
ประจุเป็นลบน้อยๆ เช่น โมเลกุลของน้ำ

17. Polar covalent bonds in a water molecule
H2O

18. Ionic bond
Ionic bond แรงยึดเหนี่ยวระหว่าง
อะตอมเป็นผลมาจากแรงดึงดูดของประจุ
ดังนั้นพันธะชนิดนี้มีความแข็งแรงมาก/น้
อยขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมของโมเลกุล
ตัวอย่างเช่น โมเลกุลของ NaCl ใน
ตัวกลางที่เป็นน้ำ ionic bond ถูกทำลาย
ได้ง่าย เนื่องจากขั้วของโมเลกุลของน้ำ
ไปรบกวนแรงดึงดูดของประจุ

19. Electron transfer and ionic bonding
A sodium
chloride crystal

20. A hydrogen bond

21. Van der Waals interaction
Ionic bond
Hydrogen bond
เป็น bond ที่มีความแข็งแรงน้อย
แต่มีความสำคัญมากในสิ่งมีชีวิต
เนื่องจากทำให้สารโมเลกุลขนาดใหญ่
เช่น Protein และ Nucleic acid
สามารถคงรูปของโครงสร้างอยู่ได้

22. ความสำคัญของน้ำ

23. Hydrogen bonds between water molecules
แต่ละโมเลกุลของน้ำ
สามารถสร้าง H-
bond กับโมเลกุล
ของน้ำใกล้เคียงได้
สูงสุดถึง 4 bonds
การที่น้ำมี H-bond เป็นจำนวนมากนี้
เอง ทำให้น้ำมีคุณสมบัติเฉพาะต่างจากของ

24. Water transport in plants

25. Walking on water Evaporative cooling

26. Oceans and lakes don’t
freeze solid because ice
floats

27. A crystal of table salt
dissolving in water
น้ำเป็นตัวทำลายที่ดี โดยเฉพาะ
อย่างยิ่งสารประกอบที่มีขั้วหรืออิออนที่มี
ประจุ

28. A water-soluble protein

29. ความสำคัญของ carbon
สารอินทรีย์ (organic molecules)
ต่างๆในสิ่งมีชีวิต เป็นสารที่มี Carbon เป็น
องค์ประกอบแกนกลาง

30. สาเหตุที่ Carbon สร้าง
สารประกอบต่างๆได้หลากหลาย
เพราะ อะตอมของ Carbon สามารถ
สร้าง covalent bond ได้ถึง 4 bonds

31. The shapes of three simple organic
molecules

32. Covalent bond ที่เกิดขึ้น อาจ
ต่อกับอะตอมของ Carbon ให้เป็น
โมเลกุลของสารที่เป็นสายยาว หรือ
แตกเป็นกิ่ง หรือต่อเป็นวงแหวนก็ได้
ทำให้เกิดเป็นสารประกอบชนิด
ต่างๆที่มีสมบัติแตกต่างกัน

33. Variations in carbon skeletons

34. สารบางชนิดอาจมีสูตรโมเลกุล
เหมือนกันแต่มีการเรียงตัวของอะตอม
แตกต่างกัน และมีสมบัติทางเคมีและ
ชีววิทยาแตกต่างกัน เรียกสารเหล่านี้
ว่า Isomer

35. Three types
of isomers

36. นอกจากนี้ functional group ก็
เป็นส่วนสำคัญของโมเลกุลซึ่งทำให้
สารต่างๆมีสมบัติทางเคมีและชีววิทยา
แตกต่างกันมากยิ่งขึ้น

37. A comparison of functional groups of female
(estradiol) and male (testosterone) sex hormones
นอกจากนี้ functional group ก็
เป็นส่วนสำคัญของโมเลกุลซึ่งทำให้
สารต่างๆมีสมบัติทางเคมีและชีววิทยา
แตกต่างกันมากยิ่งขึ้น