Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Biomolecule
Lipid & Nucleic acid
1
ผศ.ชตมา คงจรญ
Biochemistry organization
2
3
Lipidโครงสรางทางเคมของไขมนและน ามน
สมบตทางกายภาพและเคมของกรดไขมน
4
- ลปดเปนสารชวโมเลกลทมอยในสงมชวตทกระดบ ทงพชและสตว
- มคณสมบตไมละลายน าแตละลายในตวท าละลายอนทรย
- ลปดทพบมากทสดคอ ไตรกลเซอรไรด
Lipid
5
- เปนฉนวนท าใหรางกายอบอนและไมสญเสยความรอน
- เปนโครงสรางของเมมเบรน
- เปนแหลงพลงงาน
- หนาทเฉพาะทส าคญในการด ารงชวต เชน เปนตวใหสญญาน
(signal) เปนโคแฟคเตอร และ สารส (pigment)
- ลดแรงกระแทกใหกบอวยวะภายใน
หนาท
6
ลปด (Lipids) ไขมน (Fats) และ น ามน (oils)
Fat เปนของแขงทอณหภมหอง
Oil เปนของเหลวทอณหภมหอง
Lipid สวนทชอบน า + สวนทไมชอบน า อยดวยกน
มขว ไมมขวHead Tail
amplipilic
7
ลกษณะโดยทวไปของโมเลกลลปดและการจบตว
micelle
monolayerbilayer
liposome
8
กรดไขมน (Fatty acids, FA)เปนหนวยยอยของไขมน/น ามน
Head Tail
มขว ไมมขว
หมคารบอกซลก
สายไฮโดรคารบอน -C-C-C-C-
R-COOH R-C-OHO
HO - C - R1
O
HO - C - R2
O
HO - C - R3
O
9
โครงสรางของกรดไขมน
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH(เดลตา)
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
การนบจ านวนคารบอนอะตอม
n หรอ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
C 12 : 0
จ านวนคารบอนจ านวนพนธะค
COOH
10
COOH
ตวอยาง กรดไขมนอมตว คอ ไมมพนธะคในโครงสรางC12:0
Lauric acid
1 3 5 7 9 11
2 4 6 8 10 12
n หรอ (เดลตา)
11 9 7 5 3 112 10 8 6 4 2
C16:0
Palmitic acid
COOH
COOHC18:0
Steric acid
1
16116
1818
11
9
9
11
monounsaturated fatty acid
คอ กรดไขมนไมอมตวทมพนธะค (double bond) 1 พนธะ
ตวอยาง กรดไขมนไมอมตว คอ มพนธะคในโครงสรางC18:1
Oleic acid
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH
COOH181811
99
1010
C 18 : 1;9; n-9n
หรอ (เดลตา)
12
polyunsaturated fatty acid คอ กรดไขมนไมอมตวทมพนธะคมากกวา 1 พนธะ
COOH
COOH
n หรอ
181
9 1013
181910
(เดลตา)
C 18 : 2;9,12; n-6 = linoleic acid
6 7
18 110 76
943
n หรอ
1 912
6131516
C 18 : 3;9,12,15; n-3 = linolenic acid
ในธรรมชาตพนธะคหางกน 3 ต าแหนงของคารบอนอะตอม
12
(เดลตา)
13
รปแบบของพนธะค
cis form
trans form
COOH181811
99
1010
oleic acid = C 18 : 1;9 cis
H
H
หกงอ
ไมหกงอ
HH
14
C 18 : 1;9 trans = elaidic acid COOH
181
19
9
C 18:3 9c,12t,15t
C 18:3 9,12,15
15
COOH18110
769
43n
หรอ
110
129
131516
C 18 : 3;9c,12c,15c; n-3 = - linolenic acid
C 18 : 3;6c,9c,12c; n-6 = - linolenic acid
16
กรดไขมนไฮดรอกซ (Hydroxy fatty acids)
H2C - H2C - HC - COOHOH
– hydroxy fatty acid
H2C - H2C - HC - COOHOH
– hydroxy fatty acid
COOH
C18:19c,12-OH
ricinoleic acid12-hydroxy - oleic acid12-hydroxy - cis - octadecaenoic acid
11
C ยาวๆ พบใน พช ไขมนบรเวณผวหนง เนอเยอพเศษในสมองC สนๆ ใชเปนสารตวกลางทางเคม ในการผลตยารกษาโรคและสารเคม
COOH91012OH
17
ไขมน Butyric(C4) Caproic (C6) Caprylic (C8) Capric (C10)
มะพราว
เมลดปาลม
บาบาสส
เนยเหลว
-
-
-
3-4
0-0.8
0-0.5
-
1-2
5-10
3-5
4-7
1
5-11
3-7
3-8
2-3
ปรมาณกรดไขมนอมตวขนาดเลก (% โดยน าหนก) ในไขมนบางชนด
18
ปรมาณกรดไขมนอมตวขนาดใหญ (% โดยน าหนก) ทพบในไขมนจากเมลดพชบางชนด
ไขมน arachidic(C20) behenic (C22) lignoceric (C24)
repeseed
ทานตะวน
ถวลสง
มะกล าตน
มะรม
0.5-2.4
0.6-4.0
2.0-5.0
-
0-2.7
0.6-2.1
0.0-0.8
1.0-3.0
-
1.2-6.6
0.5-1.0
0.0-0.4
1.0-3.0
25.5
0.2-5.3
19
ขนดและปรมาณกรดไขมนจากพชบางชนด
Oil C12-14 C16:0 C16:1 C18:0 C18:1 C18:2 C18:3 C20-24Coconut
Olive
Palm oil
Rice bran
Safflower
Soybean
Sunflower
72-80
-
1
-
-
-
-
9-12
7-16
41-47
13-18
5
8-12
6-8
-
1-2
-
-
-
-
-
2-4
2-4
4-6
2
2-3
3-5
3-7
5-9
64-86
37-41
44
12-20
18-25
14-34
1-3
4-15
10
30-40
70-80
49-57
55-73
-
1
-
-
-
6-11
-
-
1
-
-
-
-
1
20
การจ าแนกชนดของลปด
Lipids
Simple lipid Structure lipid
GlycerideWax
PhospholipidTerpeneSteroidsSphingolipid
21
1. ไตรกลเซอรไรด (Triacylglyceride or Triglyceride, TG)
TG เปนเอสเทอรทเกดจากการรวมตวระหวางกลเซอรอลกบกรดคารบอกซลก
CH2- OHCH - OHCH2- OH
+
HO - C - R1
O
HO - C - R2
O
HO - C - R3
O
CH2- O - C - R1
O
CH - O - C - R2
O
CH2- O - C - R3
O + 3H2O
glycerol carboxylic acid triglyceride (TG)
ester bond
3RCOOH+C16C16C16
22
Monoglyceride (MG) Diglyceride (DG)
CH2- O - C - R1
O
CH - O - C - R2
O
CH2- OH
1
2
3
1,2 diglyceride
2,3 diglyceride
1,3 diglyceride
CH2- O - C - R1
O
CH - OH
CH2- OH
1
2
3
1 monoglyceride
3 monoglyceride
2 monoglyceride
23
CH2- OHCH - OHCH2- OH
+
HO - C - R1
O
HO - C - R2
O
HO - C - R3
O
CH2- O - C - R1
O
CH - O - C - R2
O
CH2- O - C - R3
O + 3H2O
glycerol carboxylic acid triglyceride (TG)
Triglyceride (TG)
24
2. ไข(Waxes)เปนเอสเทอรระหวางแอลกอฮอลกบกรดไขมนทมจ านวนคารบอนระหวาง 15-30 อะตอม
Long chain Fatty acid + Fatty alcohol Wax
CH3 – (CH2)28 – CH2 – O – C – (CH2)14 – CH3
O
พบในไขสตว เชน ผง น ามนทสกดจากอสจของปลาวาฬ น ามนพชทไดจากร าขาว ใชเคลอบผลไม ผสมในโลชน ลปสตก
25
3. Phospholipids
CH2- O - C - R1
O
CH - O - C - R2
O
CH2- O - P - O-O
O
polar
อาจม group ทเกาะกบ phosphate group อาจเปน
- choline เรยก phosphatidyl choline
- inositol เรยก phosphatidyl inositol
- ethanolamine เรยก phosphatidyl ethanolamine
- hydrogen เรยก phosphatidic acid
Phospholipid เมออยในน าสามารถรวมตวเปนแบบmiecelle เชน ไลโปโปรตนในเลอด หรอ bilayer เชน ทโครงสรางของเยอเซลล
26
27
4. Terpenoids
-ไดแก ลปดทมสวนของ terpene อยในโครงสราง- terpene เปนโพลเมอรของ isopene
CC
CH2H
H2C CH3
isopene (ม C 5 ตว)
2 isopene monoterpene เชน geraniol, limonine4 isopene diterpene เชน phytol6 isopene triterpene เชน squalene
-carotene เปนสารตนก าเนดของวตามน A E และ K
28
5. Steroidsเปนสารจ าพวกแอลกอฮอลโมเลกลใหญ ทในโมเลกลมวงแหวนperhydrohyclopentano phenanthrene อยในโครงสราง
steroid ในสตวทส าคญ คอcholesterol, steroid hormone, กรดน าด
สวนพชสงเคราะห cholesterol ไมได แตมตวอน เชนergosterol, sitosterol, stigmasterol
29
6. Sphingolipids• อยตามผนงเซลลของพชและสตวโดยเฉพาะในเซลลสมอง ตบออน และไขสนหลง
• โครงสรางทางเคมประกอบดวยแกนหลก คอ sphingosine (ในสตว) และ
phytosphingosine (ในพช)
• โดย FA จะเกาะท amino group ของ sphingosine ดวยพนธะ amide และอนพนธของกรดฟอสฟอรก เกาะดวยพนธะเอสเทอร
• หรอโมเลกลของน าตาลมาเกาะดวยพนธะ glycoside ตวอยางเชน สฟงโกลปดทมชอวา sphingomyelin และ cerebroside
30
1. จดหลอมเหลว ( melting point, mp.)
C mpอมตว
ไมอมตว พนธะคมาก mp. ลด
จ านวน C-atom mp.(0C)12:014:016:018:020:0
16:118:118:218:320:4
4458637077
-116-5
-11-49
สมบตทางกายภาพ
31
2. การละลาย ( solubility)
solubility
C-atom
Fat &oil ไมละลายน า แตละลายได
ในตวท าละลายอนทรย
หลกการละลายโมเลกลของตวท าละลายเขาลอมรอบ
โมเลกลตวถกละลาย ถาลอมไดหมดกละลายได
แตถาลอมไดไมหมดกไมละลาย
ดงนน เมอโมเลกลตวถกละลายใหญขน
ท าใหตวท าละลายเขาลอมไดยาก
32
3. ความหนด ( viscosity)
การทโมเลกลเกดการลนไถล หนด
ขนาดโมเลกลใหญ หนดมาก
อณหภมสง ความหนดต า
200C 300C 400C 500CCoconut oilPalm oilSoybean oilSunflower oiltallow
--
6568-
39-
4547-
26403335-
1928252625
Viscosity of naturally occurring fats and oils
33
4. ความหนาแนน (density, D)
FA เบากวาน า เพราะ hydrophobic interaction ของFA จะท าใหโมเลกลเขากนไดไมสนท สวนน าม H-bond มแรงสง ท าใหโมเลกลอดกนแนน
Density
ขนาดโมเลกล
ขนาดโมเลกลใหญขน D ลดลง
พนธะคท าให D เพมขนเลกนอย ปฎกรยา oxidation มผลท าให D เพมขน เนองจาก?
COOH
COOH
HH weak
34
สมบตทางเคมของกรดไขมน
Chemical properties
1. COOH gr.
2. Hydrocarbon chain + Double bond
35
1. ปฏกรยาทกรดคารบอกซลกหรอทพนธะเอสเทอร
1.1 Hydrolysis เปนการสลายไตรกลเซอรไรดดวยน า
Triglyceride Water Glycerol Fatty acid
36
1.2 Saponification เปนการสลายไตรกลเซอรไรดโดยใชดางแก
Saponification number : จ านวนมลลกรมของ KOH ทท าปฏกรยาพอดกบไขมน 1 กรม
โครงสรางของสบ
COO-
Na+สวนทละลายในน ามน (ไมมขว) สวนทละลาย(มขว)
การท างานของสบ จะหนดานไมมขวเขาหาน ามนและสงสกปรก และหนดานทมขวเขาหาน า
37
38
การละลายของสบในน า
การตกตะกอนของสบ
ในน ากระดางจะม Ca+ และ Mg+
2R-COONa + Ca2+ (R-COO)2Ca + 2Na+
สบ คราบไคล(ตะกอน)
39
ผงซกฟอก
เปนสารสงเคราะหสามารถเตรยมไดจาก
1. แอลกอฮอลโซยาว กบ กรดซลฟวรก
C12H25-OH + H2SO4 C12H25-OSO3H C12H25-OSO3- Na+
2. ผลตภณฑปโตเลยม กบ กรดซลฟวรก
C12H25- + H2SO4 C12H25- -SO3H
NaOH
O O
C12H25- -SO3- Na+O
NaOH
40
41
2.1.1 Hydrogenation : ใชบอกวา FA / oil ตวนม พนธะคหรอไม
COOH+ H2
COOH
- เปนการเพมความอมตวของน ามนโดยใหท าปฏกรยากบ gas hydrogen
- ใช Pt, Ni, Pb ในการชวย add H2 โดย 1 พนธะค H จะเขา 2 ตว
- H2(gas) เปน inert gas ซงวดยาก จงไมใชเปนฐานในการวดความไมอมตว (พนธะค)
2. ปฏกรยาทในสายโมเลกล
2.1 สวนตรงพนธะค
Ni
42
2.1.2 Halogenation : เปนการท าปฏกรยาของฮาโลเจนกบพนธะค เมอมเมอควรกคลอไรดเปนตวเรงปฏกรยา ท าใหเกดสารอมตว
COOH+ X2
I2 Br2 Cl2COOH
XX
Hg2Cl2
Iodine value (IV) ในการโยงสจ านวนพนธะค
43
Iodine value (IV)
คอ จ านวนกรมของไอโอดนทท าปฏกรยากบไขมนหรอน ามน 100 กรมสมมต: IV มคาเปน 120 จะม degree of unsaturated เทาไร (มพนธะคกพนธะ)?
I2 120 g ท าปฏกรยากบ fat/oil 100 กรม
MW. I2 = 127 FA ทม 1 พนธะค 1 mol ท าปฏกรยากบ I2 2 โมล
I2 1 g ท าปฏกรยากบ fat/oil 100/120 กรม
ดงนน I2 2x127 g ท าปฏกรยากบ fat/oil (100/120) x 2 x 127
ดงนน จ านวนพนะค = ((100/120) x 2 x 127)/2
44
2.1.3 Oxidation : ท าใหเกดกลนหนในน ามน ม แสง และ อณหภมเปนตวเรงปฏกรยา
COOH+ O2/ metal
COOHHO
OH
COOR
O
polymerization break
fragment
Hydroxy FA
Aldehydeเหมนหน
Hydroperoxide
peroxide
45
การเหมนหนมสาเหตดงนก. ปฏกรยาออกซเดชน เกดจากออกซเจนในอากาศเขาท าปฏกรยาตรงต าแหนงพนธะคระหวางอะตอมคารบอนในโมเลกลของกรดไขมน ไดแอลดไฮดและกรดไขมนโมเลกลเลก ๆ ซงมกลนเหมนหนข. ปฏกรยาไฮโดรลซส ระหวางไขมนกบน า โดยมเอนไซมจากจลนทรยในอากาศเปนตวเรงปฏกรยาไดผลตภณฑเปนกรดไขมนโมเลกลเลกทระเหยงายและมกลนเหมน
46
การเหมนหนของไขมนและน ามนเกดจากกรดไขมนไมอมตวในไขมนและน ามนท าปฏกรยากบออกซเจนบรเวณต าแหนงพนธะคระหวางอะตอมของคารบอนเกดเปนสารเปอรออกไซด ซงจะสลายตวเปนแอลดไฮดและกรดไขมนโมเลกลขนาดเลกทระเหยงายและมกลนเหมน สมการแสดงปฏกรยาทเกดขนเปนดงน
47
การปองกนการเหมนหน1. การเกบไขมนหรอน ามนโดยไมใหเกดการเหมนหน หรอชะลอการเหมนหนใหชาทสดจะตองเกบในบรเวณทมอณหภมต า ตองปดฝาภาชนะใหสนท ไมใหสมผสกบออกซเจนและไอน าในอากาศเพอปองกนการเกดปฏกรยาออกซเดชนและปฏกรยาไฮโดรลซส2. ในธรรมชาตจะมวตามนอ ชวยปองกนการเหมนหนได3. น ามนพชมกรดไขมนไมอมตวมากกวาไขมนสตว จงนาจะเหมนหนงายกวาไขมนสตว แตมการเตมสารเคมบางชนดลงไป เชน BHT , BHA เพอปองกนการเหมนหน สารทงสองชนดเปนสารประกอบประเภทฟนอล
48
4. การปองกนการเหมนหนของไขมนและน ามน นอกจากจะเกบไวในภาชนะทสะอาดและแหงในททมอณหภมต าและไมถกแสงสวางแลว อาจใชวธเตมสารกนหน เชน วตามนซ วตามนอ วตามนเอ บเอชเอ (BHA : Butylate hydoxyanisole) หรอ บเอชท ((BHT : Butylate hydoxytoluene)
C(CH3)3
OH
OCH3
BHA (Butylated hydroxyl anisole)
C(CH3)3
OH
CH3
(H3C)3C
BHT (Butylated hydroxyl toluene)
49
2.2 สวนตรงสายไฮโดรคารบอน
ท าโมเลกลใหแตก
COOH
Strong oxidation
เกดการแตกหก บอกไมไดวาจะเกดผลตภณฑอะไร และโอกาสเกดการแตกแตละต าแหนงเทาๆ กน
Nucleic acid
Nucleotides & Nucleosides
NA 50
„ สงมชวตถายทอดลกษณะทางพนธกรรมไปยงลกหลานโดยอาศยสารพนธกรรมคอ กรดนวคลอก
„ ในธรรมชาตมกรดนวคลอกอยเพยง 2 ชนด ไดแกกรดดออกซไรโบนวคลอก (deoxyribonucleic acid) หรอ ดเอนเอ (DNA) กบ กรดไรโบนวคลอก (ribonucleic acid) หรอ อาร เอน เอ (RNA)
„ กรดนวคลอกจดเปนสาร พวกแมโครโมเลกล เปนโพลเมอรของนวคลโอไทดเรยกวา polynucleotide
NA 52
องคประกอบทางเคมของกรดนวคลอก
NA 53
1. เบสไนโตรเจน (Nitrogenous base)
เบสพวรน (purine)„ เบสพวรนทพบเปนองคประกอบของกรดนวคลอกมสองชนดไดแก
Adenine กบ Guanine „ เบสทงสองแตกตางกนท คารบอนต าแหนงท 6 ซง adenine มหม amino
มาเกาะ ในขณะท Guanine เปนหม keto
„ เบสทงสองชนดสามารถพบได ทงใน DNA และ RNA
NA 54
ไพรมดน (pyrimidine)„ Thymine, Cytosine และ Uracil„ Pyrimidine แตกตางกนทคารบอนต าแหนงท 4 ซง Cytosine มหมอะมโนมาเกาะทต าแหนงน ในขณะท Thymine และUracil มหม keto มาเกาะแทน
NA 55
„ เบส Thymine แตกตางจาก Uracil ตรงทคารบอนต าแหนงท 5 ซงของ Thymine มหม methyl มาเกาะ ในขณะท Uracil ไมมหม methyl มาเกาะ
„ แหลงทพบ pyrimidine แตกตางกนดงน เบส Cytosine พบไดทงในโมเลกลของ DNA และ RNA ในขณะท Thymine พบไดเฉพาะใน DNA สวน Uracil พบไดเฉพาะใน RNA
NA 56
„ ทง purine และ pyrimidine เปนสารอะโรมาตก สามารถดดกลนแสงไดดทสดท 260 nm
„ ดงนนใชคณสมบตนในการศกษาการเปลยนแปลงโครงสรางของกรดนวคลอก
NA 57
„ น าตาล pentose: ribose และ deoxyribose
„ กรดฟอสฟอรก
NA 58
นวคลโอไซด (Nucleosides)
„ Nucleosides หมายถงสารทประกอบขนจากเบสและน าตาลเพนโทส
„ สารทงสอง เชอมตอกนดวยพนธะ -N- glycosidicโดยใชคารบอนต าแหนงท 1′ ของน าตาลเชอมกบไนโตรเจนต าแหนงท 9 ของพวรน หรอไนโตรเจนต าแหนงท 1 ของไพรมดน
NA 59
NA 60adenosine deoxyadenosine
NA 61
guanosine deoxyguanosine
cytidine deoxycytidine
uridine (deoxy)thymidine
นวคลโอไทด (nucleotide)
NA 62
„หนวยยอยทงสามมาประกอบกนขนเปน nucleotide โดยมน าตาลเปนตวเชอมกรดฟอสฟอรกเชอมตอกบน าตาลเพนโทสดวยพนธะเอสเธอรทคารบอนต าแหนงท 5′ของน าตาล สวนเบสไนโตรเจนนนจะมาเชอมตอกบน าตาลท คารบอนต าแหนงท 1′ ดวยพนธะ - glycosidic
„ นวคลโอไทดแตกตางกบนวคลโอไซดตรงทนวคลโอไทดมหมฟอสเฟตเพมขนมา
„ หมฟอสเฟตนเกดจากการสรางพนธะเอสเธอร ระหวางกรดฟอสฟอรกกบหมไฮดรอกซทคารบอนต าแหนง 5′ของน าตาลไรโบส
„ นวคลโอไทดทมหมฟอสเฟตทคารบอนต าแหนง 5′ นเรยกวา nucleoside-5′-monophosphate
NA 63
„ การเรยกชอนวคลโอไซดและนวคลโอไทด จะเรยกผนตามชอของน าตาลและเบสดงน
น าตาลเพนโทส
ชอเบสไนโตรเจน ชอนวคลโอไซด ชอนวคลโอไทด
Ribose Adenine Adenosine Adenosine-5′-monophosphate
Guanine Guanosine Guanosine-5′-monophosphate
Cytosine Cytidine Cytidine-5′-monophosphate
Uracil Uridine Uridine-5′-monophosphate
NA 64
น าตาลเพนโทส ชอเบสไนโตรเจน ชอนวคลโอไซด ชอนวคลโอไทด
Deoxyribose Adenine Deoxyadenosine deoxyadenosine-5′-monophosphate
Guanine Deoxyguanosine deoxyguanosine-5′-monophosphate
Cytosine Deoxycytidine deoxycytidine-5′-monophosphate
Thymine Thymidine deoxythymidine-5′-monophosphate
NA 65
NA 66
„ ดวยเหตทเมอเบสและน าตาลมาเชอมตอกนดวยพนธะ - glycosidic แลว อาจท าใหการเรยกต าแหนงอะตอมบน โมเลกลของเบสและน าตาลสบสนได
„ จงมขอก าหนดใหเรยกต าแหนงอะตอมของเบสโดยใชตวเลขธรรมดา
„ สวนต าแหนงอะตอมในโมเลกลของน าตาลใหใชเครองหมาย ′ ตอทายเลขต าแหนงดงตวอยาง
NA 67
NA 68
„ ความสมพนธระหวาง nucleotide กบ nucleoside:
„ pentose + purine (pyrimidine) = nucleoside „ nucleoside + phosphate = nucleotide
นวคลโอไทดมบทบาทหนาททางชวภาพดงน
„ 1) เปนหนวยยอย (building block) ส าหรบการสรางกรดนวคลอก โดยทไรโบนวคลโอไทดเปนหนวยโครงสรางของ อารเอนเอ และดออกซไรโบนวคลโอไทดเปนหนวยโครงสรางของ ดเอนเอ
„ 2) เปนตวกลางในการออกฤทธของฮอรโมน เชน cAMP
NA 69
„ 3) เปนสารตวกลางเกบพลงงาน ซงพลงงานทไดจากการเผาผลาญสารอาหาร สามารถเกบไวในรปพลงงานพนธะเคมระหวางหมฟอสเฟต (anhydride bond) ภายในโมเลกลของนวคลโอไทดทมฟอสเฟตมากกวา 1 หมสารตวกลางเกบพลงงาน ทรจกกนดไดแก ATP
„ 4) เปน coenzyme เชน FAD, FMN, NAD+ และ NADP+
NA 70
NA 71
โพลนวคลโอไทด(Polynucleotides)
„ โพลนวคลโอไทดเกดจากการเชอมตอกนของนวคลโอไทดเปนสายยาว ๆ โดยไมมการแตกแขนง
„ การเชอมตอกนของนวคลโอไทดนนเกดจากการสรางพนธะเอสเธอรระหวางหม ฟอสเฟตทต าแหนง 5′ ของนวคลโอไทดหนง กบหมไฮดรอกซทต าแหนง 3′ ของอกหนวยนวคลโอไทดหนง
NA 72
NA 73
„ พนธะนมชอเรยก เฉพาะวา phosphodiester bond เพราะการเชอมกนของหนวยนวคลโอไทดนน หมฟอสเฟตจะสรางพนธะเอสเธอร 2 พนธะ
„โพลนวคลโอไทดมลกษณะเปนเสนยาว ๆ มปลาย 2 ปลาย คอปลาย 5′-phosphate กบปลาย 3′-OH
การเขยนสตรโครงสรางแบบยอ „ เมอโพลนวคลโอไทดมขนาดใหญขน ท าใหเกดความยงยากในการเขยนสตรโครงสราง จงไดมขอตกลงในการเขยนสตรโครงสรางแบบยอโดยใชตวอกษรของโพลนวคลโอไทดดงน
„ ก าหนดใหใชตวอกษรโรมนแบบตวพมพใหญแทนหนวยnucleotide/nucleoside โดยให
A แทน AdenosineC แทน CytidineG แทน Guanosine,T แทน Thymidine
และ U แทน UridineNA 74
„ การเขยนล าดบ nucleotide ใหเขยนจากซายไปขวาโดยทปลายดาน 5′ อยทางดานซายมอ ปลายดาน 3′ อยทางดานขวามอ
NA 75
ACUGGAC5′ 3′
„ ในสมยกอนมการก าหนดสตร โครงสรางแบบยอชนดใชเสนตรงและตวอกษร
„ โดยใหอกษร A G C U แทนชนดของเบส„ เสนตรงแทนโมเลกลน าตาล
„ โดยใหปลายบนแทนคารบอนต าแหนงท 1′ ตรงกลางเสนตรงแทนคารบอนต าแหนง 3′ และปลายลางแทนคารบอนต าแหนง 5′ ดงน
NA 76
1′
5′
3′
„ เมอพจารณาจากโครงสรางโมเลกลของโพลนวคลโอไทดแลว จะพบวาโครงสรางของโพลนวคลโอไทดสามารถแบงออกไดเปนสองสวนคอ สวนทเปนแกน(back bone) ประกอบขนจากฟอสเฟตและน าตาลไรโบสเรยงสลบกน
„ กบสวนทเปนกงยนออกจาก back bone คอเบสไนโตรเจน ซงมความแตกตางหลากหลายกนไปตามแตชนดของโพลนวคลโอไทดเอง
NA 77
NA 78
Phosphodiester bond
ดเอนเอ(Deoxyribonucleic acid, DNA)
• ดเอนเอ เปนสารชวโมเลกลทใหญทสด ในเซลลสตวพบ ดเอนเอ ในนวเคลยสและในไมโตคอนเดรย สวนในเซลลพชสามารถพบไดในนวเคลยส ในไมโตคอนเดรยและคลอโรพลาส
„ ดเอนเอ มขนาดและรปรางทแตกตางกน ตงแตมรปรางเปนวงกลม เชน พลาสมดซงเปน ดเอนเอ ขนาดเลกในบกเตรจนถง ดเอนเอ ขนาดใหญพนมวนกบแกนโปรตนอยางซบซอนจนมองเหนไดดวยกลองจลทรรศน เชน โครโมโซม
NA 79
NA 80
NA 81
นวคลโอโซม„ เปนโครงสรางทประกอบดวยดเอนเอพนรอบโปรตนฮสโตน
(Histone) ท าใหเกดโครงสรางทเรยกวา “Beads on strings”
„ โปรตนฮสโตนมอย 5 ชนดคอ H1, H2A, H2B, H3 และ H4 NA 82
„ นวคลโอโซมประกอบดวยฮสโตน 8 โมเลกลคอ (H2A)2, (H2B)2, (H3)2 และ (H4)2
„ สวน H1 จะท าหนาทเปนตวเพมความแขงแรงใหกบนวคลโอโซมโดยเปนตวยดดเอนเอใหเกาะกบฮสโตน
„ และสามารถพบ H1 ไดใน DNA linker ระหวางนวคลโอโซม NA 83
โครงสรางของ ดเอนเอ „ องคประกอบเบสของ DNA จากสงมชวตตางชนดจะแตกตางกน
„ องคประกอบเบสของ DNA จากสงมชวตชนดเดยวกนจะเหมอนกน แมจะน ามาจากเนอเยอตางกนกตาม
„ องคประกอบเบสของ DNA ในสงมชวตชนดหนงมความคงท ไมแปรผนตามอาย อาหาร หรอสงแวดลอม
„ Charguff คนพบวา DNA ไมวาจะน ามาจากแหลงใดกตามจะพบ A=T, C=G หรอ purine = pyrimidine เสมอ
NA 84
Watson และ Crick คนพบลกษณะโครงสรางทตยภมของ ดเอนเอ วามลกษณะดงน
NA 85
NA 86
„ สายหนงทอดตวในทศ 5′- 3′อกสายหนงจะทอดตวในทศ3′-5′
„ ในการเขาคกนนทงสองสายจะหนสวนทเปนน าตาลและฟอสเฟต ออกขางนอก แลวฝงสวนทเปนเบสไวภายในแกนกลางโมเลกล
„ ท าใหขนาดเสนผาศนยกลางของแทงเกลยว ดเอนเอ มขนาด 20 Å
„ 1 รอบเกลยวมขนาด 34 Å ประกอบขนจากจ านวนคเบส10 ค
NA 87
NA 88
„ ดงนนแตละคเบสจะอยหางกน 3.4 Å และการบดรอบเกลยวท าใหโมเลกลของ ดเอนเอ เกดรองเกลยวสองขนาด
„ ขนาดใหญเรยกวา major groove ขนาดเลกเรยกวาminor groove
„ การจบกนดวยพนธะไฮโดรเจน ของคเบสนน เปนการเขาคทจ าเพาะ
„ C จะจบกบ G ดวยพนธะไฮโดรเจน 3พนธะ และ A จบกบ T ดวยพนธะไฮโดรเจน 2 พนธะ
NA 89
รปการจบคเบส„ complementary base sequence
NA 90
NA 91
NA 92
ล าดบการจดเรยงโครงสรางของดเอนเอ
NA 93
1. โครงสรางปฐมภม (Primary structure)
2. โครงสรางทตยภม (Secondary structure)
NA 94
NA 95
A-form DNA B-form DNA Z-form DNA
Properties A form B form Z form
Helical sense Right handed Right handed Left handed
Diameter 26A° 20A° 18A°
Base pair per helical turn
11 10 12
Base tilt normal to the helix axis
20° 6° 7°
Overall proportion Short and broad Longer and thiner
Elongated and slim
Helix axis location Major groove Through base pairs
Minor grooveNA 96
3. โครงสรางตตยภม (Tertiary structure)
NA 97
Plasmid เปนโครงสรางทเกดขนจากชนสวนของดเอนเอบดรอบแกนกลางของเกลยวคทก ๆ 10.4-10.5 คเบส
Circular DNA
Supercoil
Supercoil
การจ าลองตวเองของดเอนเอ(DNA replication)
NA 98
semiconservative
http://www.johnkyrk.com/DNAreplication.html
NA 99
„ http://www.mcb.harvard.edu/Losick/images/TromboneFINALd.swf
NA 100
อารเอนเอ (Ribonucleic acid, RNA) „ อารเอนเอ เปนโพลไรโบนวคลโอไทดทมนวคลโอไทดมาเชอมกนดวยพนธะฟอสโฟไดเอสเธอรในทศ 5′ - 3′เหมอน ดเอนเอ
„ มโครงสรางเปน sugar-phosphate backbone และมเบสทเปนองคประกอบอย 4 ชนด เชนเดยวกบ ดเอนเอ
„ แตอารเอนเอมน าตาลไรโบสเปนองคประกอบและมเบสยราซลแทนไทมน
NA 101
„ สงมชวตบางชนดใช อารเอนเอ เปนสารพนธกรรมเชนไวรสเอดส แตในสงมชวตชนสงเชนมนษย อารเอนเอ ท าหนาทหลายอยางทงนขนกบชนดของอารเอนเอ
NA 102
โครงสรางของอารเอนเอโครงสรางปฐมภม
การสรางอารเอนเอ
NA 103
NA 104
โครงสรางของอารเอนเอ (ตอ)
NA 105
โครงสรางตตภม
โครงสรางทตยภม
Messenger RNA ( mRNA) „ mRNA เปนตวถายทอดขอมลทางพนธกรรม จาก ดเอนเอออกมาเปนโปรตน
„ มล าดบเบสเชนเดยวกบดเอนเอแมพมพ (อานจากปลาย 5’ ไปปลาย 3’)
„ mRNA มความยาวอยในชวงประมาณ 300 nucleotides ถง 7000 nucleotides ทงนขนกบขนาดและจ านวนของโปรตนทจะถกสงเคราะห
„ เมอเซลลตองการสรางโปรตนขนมาใชงาน เซลลจะคดลอกgene ส าหรบสรางโปรตนนนออกมาเปน mRNA
NA 106
„ ดงนน mRNA จงเกดขนในนวเคลยส เมอม mRNA แลวจะมกระบวนการขนสง mRNA ออกจาก นวเคลยสสไซโตพลาสม ซงเปนทส าหรบสงเคราะหโปรตน
NA 107
Codon
NA 108
NA 109
Transfer RNA ( tRNA) „ tRNA ตวมนจะมกรดอะมโนมาเกาะอย ท าหนาทน ากรดอะมโนมาเรยงรอยตอกนเปนโปรตน ชนดของกรดอะมโนทจะน ามาตอนถกก าหนดโดยรหสพนธกรรมบน mRNA
NA 110
Transfer RNA ( tRNA) „ tRNA 1 ชนดจะมล าดบเบส 3 ตว ทจ าเพาะกบกรดอะมโนชนดใดชนดหนง
„ tRNA จะจบกบกรดอะมโนดวยพนธะโควาเลนตทปลายดานหนง„ สวนทปลายอกดานหนงจะจบกบรหส 3 ตวเรยกปลายนวา
anticodon ซงเบส 3 ตวนจะจบกบล าดบเบส triplet codon บน mRNA
„ tRNA จะมขนาดประมาณ 70-90 nucleotides„ มน าหนกโมเลกลประมาณ 25,000 ดาลตนและมคาการตกตะกอนอยทประมาณ 4 Svedberg (S) units
NA 111
โครงสรางของ tRNA
NA 112
Ribosomal RNA ( rRNA)„ rRNA เปน อารเอนเอ ทเปนองคประกอบของไรโบโซม ในสงมชวตชนสงพบ rRNA อย ๔ ขนาดคอ 28S, 18S, 5.8S และ 5S rRNA ท า หนาทในการสงเคราะหโปรตน
NA 113
Translation
NA 114
NA 115
NA 116