facebook SUK KEE BIO

1. Energy transformation

2. การเปลี่ยนรู ปพลังงานและการหมุนเวียนสารเคมีในระบบนิเวศ
 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
ิ
 พลังงานบางส่ วนสู ญเสี ยไปกับความ
มี
ร้อน

3. ATP (Adenosine triphosphate)
เป็ นสารเคมีท่ มีพลังงานสูงพร้ อมที่จะแตกตัวปล่ อยให้
ี
พลังงานออกมาใช้ ท่ ใดที่หนึ่งได้
ี

4. เมื่อ ~P สลายภายในเซลล์ พลังงานบางส่ 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

5. ATP เมื่อถูกใช้ แล้ วสามารถสร้ างกลับมาใหม่ ได้

6. พลังงานในรูป ATP ถูกนาไปใช้ ทางานต่ างๆภายในเซลล์

7. ATP สร้ างขึนอย่ างไร
้
เรียกกระบวนการสร้ าง ATP ว่ า
Phosphorylation มีวธีการสร้ างหลายแบบ
ิ
1. Oxidative phosphorylation
2. Substrate phosphorylation
3. Photophosphorylation

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

9. Substrate phosphorylation
ATP ถูกสร้ างโดยการ
ถ่ ายทอด ~P จากสารที่
มีพันธะเคมีพลังงานสูง
กว่ ามายัง ADP
โดยตรง โดยมี
enzyme กระตุ้น

10. Photophosphorylation
แสงทาให้ e- จากนา ถูกถ่ ายทอดไปตาม e-
้
transport chain ใน chloroplast ได้ พลังงานใน
รูป ATP

11. Metabolic pathway
กระบวนการ metabolism เป็ นผลของปฏิกิริยาเคมีท่ เกิดขึน
ี ้
ในเซลล์
เริ่มต้ นจาก
E1 E2 E3 E4
A B C D E
ในแต่ ละขันตอนจะอาศัย enzymes เป็ นตัวเร่ งให้ เกิดปฏิกิริยา
้

12. Enzyme ช่ วยเร่ งให้ เกิดปฏิกิริยาโดยตัวเองไม่
เปลี่ยนแปลงเป็ นสารอื่น
 งปฏิกิริยาเฉพาะ
เร่
 างานต้ องการ optimum factors
การท

13. The induced fit between an enzyme
and its substrate

14. The catalytic cycle of an enzyme

15. อัตราการเร่ งปฏิกิริยาเคมีโดย enzyme ขึนกับ
้
Temperture
pH
Inhibition (noncompetitive
inhibition, Competitive inhibition)

16. Environmental factors affecting enzyme activity
Temperature

17. pH

18. Inhibiton of enzyme activity
A substrate can normally
bind to the active site of an
enzyme
Competitive
inhibitor
Noncompetitive
inhibitor

19. Cofactor : Helpers of enzymes
enzymes หลายชนิดต้ องการ cofactor ที่ไม่ ใช่ โปรตีนช่ วยใน
การทางาน ตัวอย่ างเช่ น ions ได้ แก่ Mg ++, K+, Ca ++
cofactors อื่นๆ เช่ น organic molecules เมื่อรวมกับ
enzymes แล้ วจะเป็ นเหมือน carrier สาหรับ chemical
group หรือ e-
 Coenzymes หลายชนิดมีขนาดใหญ่ ร่ างกายไม่ สามารถสร้ าง
ได้ นอกจากการกิน vitamine เข้ าไป ซึ่ง vitamine หลายชนิด
เช่ น niacin, thamin (vit B1), riboflavin, folate และ
biotin เป็ นส่ วนสาคัญส่ วนหนึ่งของ coenzymes
ตัวอย่ างเช่ น NAD+, NADP+, FAD

20. NAD+ = nicotinamide adenine dinucleotide

21. NAD+
พบในเซลล์
 างานร่ วมกับ enzyme โดยเป็ นตัวรับ e- ในปฏิกิริยา
ท
oxidation-reduction
Oxidation
H
Dehydrogenase
R C R’ + NAD+ R C R’’ + NADH + H+
OH O
Reduction
NAD+ = oxidized coenzyme
NADH = reduced coenzyme

22. Cellular respiration
รวมหมายถึง 2 กระบวนการ คือ
Aerobic cellular respiration
Fermentation

23. Aerobic cellular respiration
เป็ นกระบวนการย่ อยสารอาหาร เพื่อให้ ได้ ATP และมี
O2 เป็ นตัวรับ e- ตัวสุดท้ าย
Organic
compounds + Oxygen CO2 + H2O + energy
(food)

24. แต่ โดยทั่วไป cellular respiration จะ
อธิบายถึง Oxidation ของ glucose
6C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + energy

25. Fermentation
 นกระบวนการย่ อยสารอาหาร เพื่อให้ ได้ ATP โดย
เป็
มี organic compounds เป็ นตัวรับ e-
 น anaerobic process
เป็
 นการย่ อยสลาย glucose เพียงบางส่ วน ผลได้
เป็
lactate (animal cell) หรือ CO2 + alcohol
(yeast)
 2 ATP
ได้

26. Aerobic cellular respiration ประกอบด้ วย
Glycolysis
Krebs cycle
Electron transport chain (ETC) and
oxidative phosphorylation

27. Aerobic cellular respiration

28. เมื่อร่ างกายของเราเกิดการเผาผลาญ glucose ในเซลล์ 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
 2 , H2O และ ATP แพร่ ออกจาก mitochondria ไปยัง
CO
cytoplasm
ATP ถูกนาไปใช้ ประโยชน์ ภายในเซลล์ CO2 แพร่ ออกจากเซลล์ เข้ าไป
ในกระแสเลือด และหายใจออกไป ส่ วน H2O จะถูกนาไปใช้ ในเซลล์

29. Glycolysis

30. โปรตีนที่อยู่ท่ ผิวของ mitochondria จะขนส่ ง pyruvate
ี
เข้ าไปใน mitochondria
Net: 2 Pyruvate 2 Acetyl CoA + 2NADH
2C2O ออกจากเซลล์

31. Krebs cycle
เกิดที่
mitochondria
matrix

32. ใน 2 Krebs cycle / 1 Glucose
2 Acetyl CoA 4CO2
+ 6NADH2
e- transport chain
+2 FADH2
+ 2 ATP (substrate level
phosphorylation)

33. The pathway of
electron transport
ETC ประกอบด้ วย
electron carrier
molecules (ตัวรั บ e-)ที่ อยู่
ใน inner mitochondrial
membrane
 วรั บ e- จะรั บเฉพาะ e-
ตั
 + จะถูกปล่ อยออกมาและถูก
H
ส่ งออกไปที่
intermembrane space

34.  จะเป็ นตัวรั บ e- ตัวสุดท้ าย
O2
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

35.  ATP synthase เป็ น
protein cmplex ทาหน้ าที่
สังเคราะห์ ATP ซึ่งจะทางานได้
โดยการไหลผ่ านของ H+
การสร้ าง ATP แบบนีเ้ รี ยกว่ า
Chemiosmotic ATP
synthesis

36. Electron transport chain and oxidative phosphorylation

37. Review: how each molecules of glucose yields many
ATP molecules during cellular respiration

38. Fermentation
(Backup ATP production)
Glycolysis Pyruvate Lactate (animal)
CO2 + alcohol (yeast)
หรือ อาจจะได้ product อื่นๆ ขึนอยู่กับ enzyme ใน
้
สิ่งมีชีวิตนัน
้

39. ผลของ fermentation จะได้ 2ATP
 NADH ที่ได้ จาก fermantation จะถูก
เปลี่ยนเป็ น NAD+ เพื่อใช้ ใน glycolysis ได้

40. Alcohol fermentation (yeast)

41. Lactic acid fermentation (animal cell)

42. Pyruvate as a key junction in catabolism
ผลของ Glycolysis
คือ pyruvate ซึ่งจะ
ถูกเผาผลาญต่ อไปด้ วย
fermentation หรื อ
aerobic cellular
respiration แล้ วแต่
ว่ าจะอยู่ในภาวะที่มี O2
หรื อไม่ สาหรั บเซลล์ ท่ ี
สามารถเกิด
กระบวนการหายใจได้
ทัง 2 แบบ
้

43.  งแม้ ว่า fermantation จะได้ พลังงานน้ อย แต่ กสาคัญเพราะว่ าทาให้ ได้
ถึ ็
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
จากการที่ค้นพบกระบวนการ fermentation จึงนามาใช้ ประโยชน์ ได้
มากมาย

44. The catabolism of
various food 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

45. The control of
cellular respiration
 กลไกที่ควบคุมกระบวนการย่ อย
สารอาหารให้ ได้ พลังงาน หรื อการ
สังเคราะห์ ในร่ างกาย ส่ วนใหญ่ เป็ น
feedback inhibition
กระบวนการ Glycolysis และ
Krebs cycle ควบคุมโดย
Phosphofructokinase

46.  มาณ ATP, ADP และ AMP มีผลต่ อการทางานของ
ปริ
Phosphofructokinase
 ADP, AMP เป็ น allosteric activators ถ้ ามีมากจะ
เร่ งการทางานของ enzyme ให้ มาก มีผลให้ Glycolysis
และ Krebs cycle เกิดมากขึน ดังนัน ATP จะมีปริมาณ
้ ้
มากขึน ้
 Citrate และ ATP เป็ น allosteric inhibitors ถ้ ามี
มาก enzyme ตัวนีจะทางานน้ อย ดังนัน glycolysis เกิด
้ ้
น้ อย acetyl Co A จะมีปริมาณน้ อยด้ วย

47. Photosynthesis
แบ่ งออกเป็ น 2 ขันตอน
้
1. Light reactions
2. Calvin cycle

49. Light reactions:
 ดขึนที่ thylakoid membranes
เกิ ้
 นกระบวนการที่เปลี่ยนพลังงานแสงไปเป็ นพลังงานเคมี
เป็
ของ ATP และ NADPH
 O2 ออกมาสู่บรรยากาศ
ให้

50. Calvin cycle reactions:
 ดขึนที่ stroma
เกิ ้
 นกระบวนการที่ใช้ CO2 สร้ างเป็ น sugur โดยใช้
เป็
พลังงานที่ได้ จาก Light reaction (ATP, NADPH)
 ADP, Pi, NADP+กลับไปใช้ ใน light reaction
ให้

51. Comparison of aerobic cellular respiration
and photosynthesis
Differences:
Photosynthesis
Energy + 6CO2 + 6H2O C6H12O6 +6O2
Aerobic cellular
respiration