สารชีวโมเลกุล หมายถึง สารอินทรีย์ที่พบและสร้างขึ้นในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต แบ่งเป็นหลายประเภทได้แก่ คาร์โบไฮเดรต โปรตีน ไขมัน วิตามิน เกลือแร่ รวมไปถึงสารพันธุกรรม (DNA, RNA)
1. ไขมันและน้ำมัน เป็นสารประกอบประเภทเอสเทอร์ โดยไขมันเป็นเอสเทอร์ที่มีสถานะของแข็ง ส่วนน้ำมันเป็นเอสเทอร์ประเภทของเหลวที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส เป็นสารที่ไม่ละลายน้ำ แต่ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ เช่น เฮกเซน อีเทอร์ คลอโรฟอร์ม ไขมันพบได้ทั้งในพืชและสัตว์ ซึ่งเกิดจากการรวมตัวของกรดไขมันซึ่งเป็นกรดอินทรีย์ที่มีมวลโมเลกุลมาก (โดยมี C-atom ตั้งแต่ 14 อะตอมขึ้นไป) กับกลีเซอรอลซึ่งเป็นแอลกอฮอล์ที่มีหมู่ OH ถึง 3 หมู่ เช่น
1.กรดไขมัน (Fatty Acid) คือกรดไขมันที่พบในไขมันหรือน้ำมันจากเซลล์พืชหรือสัตว์ แบ่งเป็น 2 ชนิดได้แก่
(1.) กรดไขมันอิ่มตัว เป็นกรดไขมันที่ไม่มีพันธะ C=C อยู่ในโมเลกุล
(2.) กรดไขมันไม่อิ่มตัว เป็นกรดไขมันไม่อิ่มตัว เป็นกรดไขมันที่มีพันธะ C=C อย่างน้อย 1 พันธะในโมเลกุล
ปัจจัยที่กำหนดชนิดของกรดไขมัน ได้แก่
- จำนวนอะตอมคาร์บอนโมเลกุล
- จำนวนพันธะคู่หรือพันธะสาม
- ตำแหน่งของพันธะคู่หรือพันธะสาม
สมบัติของไขมัน
ไขมันและน้ำมันมีสูตรทางเคมีหมือนกันคือ
จากการทดลองศึกษาการละลายไขมันและน้ำมันในตัวทำละลายต่างๆ พบว่าสารประเภทไขมันหรือน้ำมันจะมีความสามารถในการละลายแตกต่างกันคือ เฮกเซน> เอทานอล> น้ำ
ปฏิกิริยาของไขมันและน้ำมัน
(2.) กรดไขมันไม่อิ่มตัว เป็นกรดไขมันไม่อิ่มตัว เป็นกรดไขมันที่มีพันธะ C=C อย่างน้อย 1 พันธะในโมเลกุล
ปัจจัยที่กำหนดชนิดของกรดไขมัน ได้แก่
- จำนวนอะตอมคาร์บอนโมเลกุล
- จำนวนพันธะคู่หรือพันธะสาม
- ตำแหน่งของพันธะคู่หรือพันธะสาม
สมบัติของไขมัน
ไขมันและน้ำมันมีสูตรทางเคมีหมือนกันคือ
จากการทดลองศึกษาการละลายไขมันและน้ำมันในตัวทำละลายต่างๆ พบว่าสารประเภทไขมันหรือน้ำมันจะมีความสามารถในการละลายแตกต่างกันคือ เฮกเซน> เอทานอล> น้ำ
ปฏิกิริยาของไขมันและน้ำมัน
1. การเหม็นหืนของไขมันหรือน้ำมัน เกิดจากปฏิกิริยาเคมี 2 ชนิด คือ
(1) ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส
(2) ปฏิกิริยาออกซิเดชั่น
3. ปฏิกิริยาการเตรียมสบู่
2. โปรตีน
โปรตีน คือ สารชีวโมเลกุลประเภทสารอินทรีย์ที่ประกอบด้วยธาตุ C, H, O, N เป็นองค์ประกอบสำคันอกจากนั้นยังมีธาตุอื่น ๆ เช่น S, P, Fe, Zn ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของโปรตีน โปรตีน เป็นสารพวกพอลิเมอร์ ประกอบด้วยกรดอะมิโนจำนวนมากมาย
สมบัติของโปรตีน
โปรตีน คือ สารชีวโมเลกุลประเภทสารอินทรีย์ที่ประกอบด้วยธาตุ C, H, O, N เป็นองค์ประกอบสำคันอกจากนั้นยังมีธาตุอื่น ๆ เช่น S, P, Fe, Zn ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของโปรตีน โปรตีน เป็นสารพวกพอลิเมอร์ ประกอบด้วยกรดอะมิโนจำนวนมากมาย
สมบัติของโปรตีน
1. การละลายน้ำ ไม่ละลายน้ำ บางชนิดละลายน้ำได้เล็กน้อย
2. ขนาดโมเลกุล และมวลโมเลกุล ขนาดใหญ่มีมวลโมเลกุลมาก
3. สถานะ ของแข็ง
4. การเผาไหม้ เผาไหม้มีกลิ่นไหม้
5. ไฮโดรลิซิส
2. ขนาดโมเลกุล และมวลโมเลกุล ขนาดใหญ่มีมวลโมเลกุลมาก
3. สถานะ ของแข็ง
4. การเผาไหม้ เผาไหม้มีกลิ่นไหม้
5. ไฮโดรลิซิส
6. การทำลายธรรมชาติ โปรตีนบางชนิดเมื่อได้รับความร้อน หรือเปลี่ยนค่า pH หรือเติมตัวทำลายอินทรีย์บางชนิด จะทำให้เปลี่ยนโครงสร้างจับเป็นก้อนตกตะกอน
7. การทดสอบโปรตีน
สารละลายไบยูเรต เป็นสารละลายผสมระหว่าง CuSO4 กับ NaOH เป็นสีฟ้า
โครงสร้างโปรตีน มี 2 ชนิดคือ เส้นใย (เคราติน, คอลลาเจน) ก้อนกลม (เอมไซม์ แอนติบอดี ฮอร์โมน ฮีโมโกลบิน)
เอนไซม์ คือ ตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ เป็นสารประกอบพวกโปรตีน สามารถลดพลังงานก่อกัมมันต์ของปฏิกิริยา เอนไซม์ จะเร่งเฉพาะชนิดของปฏิกิริยา และชนิดของสารที่เข้าทำปฏิกิริยา
การเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์
E เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา (เอนไซม์)
S เป็นสารตั้งต้นเรียกว่า สับสเตรต และ P เป็นสารผลิตภัณฑ์
E + S ---------------> ES ---------------> E + P
สารเชิงซ้อน
ปัจจัยที่มีผลต่อการทำงานของเอนไซม์
1. ชนิดของสารที่เอนไซม์ไปควบคุมปฏิกิริยา
2. ความเข้มข้นของสับสเตรดเปลี่ยนตามอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์
3. ความเข้มข้นของเอนไซม์เปลี่ยนตามอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์
4. ความเป็นกรด-เบสของสารละลาย ส่วนมากเอนไซม์จะทำงานได้ดีในช่วง pH เป็นเบสเล็กน้อย แต่อย่างไรก็ตามเอนไซม์จะเร่งปฏิกิริยาให้เกิดเร็วในช่วง pH ใดก็ขึ้นอยู่กับชนิดของสับสเตรตนั้น ๆ
5. อุณหภูมิ อุณหภูมิที่ 37 ํC เป็นอุณหภูมิที่เอนไซม์ส่วนใหญ่ทำงานได้ดี อุณหภูมิสูงเกินไปจะทำให้การทำงานของเอนไซม์เสื่อมไป เพราะเอนไซม์เป็นโปรตีนเมื่ออุณหภูมิสูงเอนไซม์ถูกทำลายธรรมชาติไป
6. สารยับยั้งปฏิกิริยาของเอนไซม์ สารบางชนิดเมื่อรวมตัวเอนไซม์จะทำให้เอนไซม์ทำงานช้าลงหรือหยุดทำงานได้
7. สารกระตุ้น เอนไซม์บางชนิดต้องการไอออนพวกอนินทรีย์เป็นตัวกระตุ้นจึงจะเกิดการทำงานและเกิดอัตราการเกิดปฏิกิริยาเร่งได้
การทดสอบโปรตีน
ปัจจัยที่มีผลต่อการทำงานของเอนไซม์
1. ชนิดของสารที่เอนไซม์ไปควบคุมปฏิกิริยา
2. ความเข้มข้นของสับสเตรดเปลี่ยนตามอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์
3. ความเข้มข้นของเอนไซม์เปลี่ยนตามอัตราการเกิดปฏิกิริยาของเอนไซม์
4. ความเป็นกรด-เบสของสารละลาย ส่วนมากเอนไซม์จะทำงานได้ดีในช่วง pH เป็นเบสเล็กน้อย แต่อย่างไรก็ตามเอนไซม์จะเร่งปฏิกิริยาให้เกิดเร็วในช่วง pH ใดก็ขึ้นอยู่กับชนิดของสับสเตรตนั้น ๆ
5. อุณหภูมิ อุณหภูมิที่ 37 ํC เป็นอุณหภูมิที่เอนไซม์ส่วนใหญ่ทำงานได้ดี อุณหภูมิสูงเกินไปจะทำให้การทำงานของเอนไซม์เสื่อมไป เพราะเอนไซม์เป็นโปรตีนเมื่ออุณหภูมิสูงเอนไซม์ถูกทำลายธรรมชาติไป
6. สารยับยั้งปฏิกิริยาของเอนไซม์ สารบางชนิดเมื่อรวมตัวเอนไซม์จะทำให้เอนไซม์ทำงานช้าลงหรือหยุดทำงานได้
7. สารกระตุ้น เอนไซม์บางชนิดต้องการไอออนพวกอนินทรีย์เป็นตัวกระตุ้นจึงจะเกิดการทำงานและเกิดอัตราการเกิดปฏิกิริยาเร่งได้
การทดสอบโปรตีน
3. คาร์โบไฮเดรต (Carbohydrate)
คือ สารอินทรีย์ที่ประกอบด้วยธาตุ C, H และ O อัตราส่วนโดยอะตอมของ H : O = 2:1 เช่น C3H6O3 /C6H12O6 /(C6H10O5)n
คาร์โบไฮเดรต เป็นสารอินทรีย์ที่หมู่คาร์บอกซาลดีไฮด์ (-CHO) และหมู่ไฮดรอกซิล (-OH) หรือหมู่คาร์บอนิล (-CO) และหมู่ไฮดรอกซิล (-OH) เป็นหมู่ฟังก์ชัน เช่น
สมบัติของคาร์โบไฮเดรต
1. คาร์โบไฮเดรตที่ให้รสหวาน
1.1 Monosaccharide CnH2nOn เป็นคาร์โบไฮเดรตที่โมเลกุลเล็กที่สุด เช่น C3H6O3 C6H12O6(เฮกโซส) มีกลูโคส ฟรุกโตส กาแลกโตส
1.2 Disaccharide เป็นคาร์โบไฮเดรตที่เกิด Monosaccharide 2 โมเลกุล มารวมตัวกัน เช่น C12H22O11 มีซูโครส มอลโตส แลคโตส
สมบัติ สถานะเป็นของแข็ง ละลายน้ำ มีรสหวาน ทำปฏิกิริยากับสารละลายเบเนดิกต์เกิดตะกอนสีแดงอิฐ (Cu2O) ยกเว้นซูโครส สำหรับ Disaccharide สามารถเกิดการไฮโดรลิซิสได้ Monosaccharide 2 โมเลกุล
2. คาร์โบไฮเดรตไม่มีรสหวาน
Polysaccharide (C6H10O5)n เป็นคาร์โบไฮเดรตจำพวก พอลิเมอร์ที่เกิดจากโมเลกุล Monosaccharide (กลูโคส) จำนวนมากมายต่อรวมกัน เช่น แป้ง ไกลโคเจน เซลลูโลส
สมบัติ สถานะเป็นของแข็ง ไม่ละลายน้ำ ไม่มีรสหวาน เกิดการไฮโดรลิซิสได้ Monosaccharide ที่เป็นกลูโคสจำนวนมากมาย
Polysaccharide (C6H10O5)n เป็นคาร์โบไฮเดรตจำพวก พอลิเมอร์ที่เกิดจากโมเลกุล Monosaccharide (กลูโคส) จำนวนมากมายต่อรวมกัน เช่น แป้ง ไกลโคเจน เซลลูโลส
สมบัติ สถานะเป็นของแข็ง ไม่ละลายน้ำ ไม่มีรสหวาน เกิดการไฮโดรลิซิสได้ Monosaccharide ที่เป็นกลูโคสจำนวนมากมาย
การทดสอบคาร์โบไฮเดรต
1. คาร์โบไฮเดรตที่มีรสหวาน สารอินทรีย์ที่มีหมู่ -CO และ -OH ในโมเลกุลเดียวกันในด่าง เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น จะเปลี่ยนโครงสร้างเป็นหมู่ -CHO ดังนี้
สารละลายเบเนดิกต์ (Benedict solution) เป็นสารละลายผสมระหว่าง CuSO4, Na2CO3 และโซเดียมซิเตรด เป็น Cu2+/OH- มีสีน้ำเงิน
สารอินทรีย์ที่มีหมู่คาร์บอกซาลดีไฮด์ (-CHO) ต้มกับสารละลายเบเนดิกต์ (Cu2+/OH-)
2. คาร์โบไฮเดรตที่ไม่มีรสหวานแป้ง + I2 -------------------->สารเชิงซ้อนสีน้ำเงินที่เป็นตะกอน
การหมัก (Fermentation) คือ กระบวนการเปลี่ยนสารอินทรีย์ในการที่ไม่ใช้ O2 โดยมีสิ่งมีชีวิต เช่น ยีสต์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ได้สารผลิตภัณฑ์เช่น แอลกอฮอล์ ดังนี้
แหล่งอ้างอิง :
http://www.thaigoodview.com/library/contest2551/science04/48/2/team/page/h3.html
http://www.thaigoodview.com/library/contest2551/science04/48/2/team/page/h4.html
http://www.thaigoodview.com/library/contest2551/science04/48/2/team/page/h5.html
