403221 เคมีอินทรีย สารชีวโมเลก...

1

403221

เคมอนทรยสารชวโมเลกล

ผศ. ดร. วราภรณ พาราสข

สารชวโมเลกล 2

สารชวโมเลกล

• ลปด

• คารโบไฮเดรต

• กรดอะมโน

• โปรตน

• กรดนวคลอก


ลปด (Lipid)

• ลปดเปนสารชวโมเลกลทไมละลายนา

• สกดโดยใชตวทาละลายไมมขวเชน คลอโรฟอรม, อเทอร

• สารประกอบทจดอยในกลมลปด– triacylglycerols

– terpenes และ terpenoids

– steroids

– prostaglandins

– phospholipids– waxes


ลปด : Triglycerides

• ไขมน (fat, ของแขง) และนามน (oil, ของเหลว) ทไดจากพชและสตว

• โครงสรางของ triglyceride ประกอบดวยสวนทมาจาก– กรดไขมน (fatty acid)

– กลเซอรอล (glycerol)

CH2

CH

CH2 OH

OH

OH CH2

CH

CH2 O

O

O C

C

C

OR

R'

R"

O

O

glycerol triglyceride



• simple triacylglycerol คอ triglyceride ทมหม acyl เหมอนกน

• mixed triacylglycerol มหม acyl ตางกน

• ถานาไขมนหรอนามนมาไฮโดรไลซจะไดผลตภณฑเปนกลเซอรอลกบกรดไขมน

CH2

CH

CH2 O

O

O C

C

C

OR

R'

R"

O

O

H2O

H+

CH2

CH

CH2 OH

OH

OH

glycerol

+R C

OOH

R' CO

OH

R" CO

OH

fatty acid


กรดไขมน (fatty acids)

• กรดไขมนทพบในธรรมชาตมกมโครงสรางหมแอลคลเปนโซตรง

• จานวนอะตอมคารบอนในโมเลกลเปนเลขค

• ถามพนธะคในโมเลกลมกเปนแบบ cis ซงอาจมพนธะคหลายพนธะได แตไมพบพนธะคแบบ conjugated

2


ตวอยางกรดไขมนทพบในธรรมชาตโครงสราง ชอ จดหลอมเหลว(oC)ชนดอมตวCH3(CH2)12COOH myristic acid 54

(tetradecanoic acid)CH3(CH2)14COOH palmitic acid 63

(hexadecanoic acid)CH3(CH2)16COOH stearic acid 70

(octadecanoic acid)ชนดไมอมตว

oleic acid(cis-9-octadecenoic acid)

16

linoleic acid(cis,cis-9,12-octadecadienoic acid)

-5

C CH H

CH3(CH2)7 (CH2)7COOH

C CH H

CH3(CH2)4 CH2C C

(CH2)7COOH

H H



• ไขมนคอ triglycerides ทประกอบดวยกรดไขมนชนดอมตว มจดหลอมเหลวสง เปนของแขงทอณหภมหอง

• นามนคอ triglycerides ทประกอบดวยกรดไขมนชนดไมอมตว ทาใหมจดหลอมเหลวตา เปนของเหลวทอณหภมหอง

• นามนทมความไมอมตวสงสามารถเกด autoxidation ไดทาใหเหมนหน (rancid)


ลปด : Triglycerides• ปฏกรยา ของไขมนและนามน

– hydrogenation

CH2

CH

CH2 O

O

O C

C

C

O(CH2)16CH3

(CH2)16CH3

(CH2)7CH=CH(CH2)7CH3

O

O

H2 / NiCH2

CH

CH2 O

O

O C

C

C

O(CH2)16CH3

(CH2)16CH3

(CH2)7CH2CH2(CH2)7CH3

O

O

unsaturated fat saturated fat

•ไขมนทไดจากการทา hydrogenation เพยงบางสวนของนามนพชเรยกวา partially hydrogenated fat•ใชในอตสาหกรรมอาหารเพอใหไดไขมนทมสมบตตามตองการ


ลปด : Triglycerides• ปฏกรยา ของไขมนและนามน

– hydrolysis

•สบคอเกลอของกรดคารบอกซลกโซยาวหรอกรดไขมน •สบทเปนเกลอโซเดยมจะละลายนาไดด สวนเกลอแคลเซยมและเกลอแมกนเซยมไมละลายนา ตกตะกอนเปนคราบเมอใชกบนากระดาง

triglyceride (fat)

CH2

CH

CH2 O

O

O C

C

C

OR

R'

R"

O

O

NaOHCH2

CH

CH2 OH

OH

OH

glycerol

+R C

OO

R' CO

O

R" CO

O

soap

Na+

Na+

Na+


ผงซกฟอก (detergent)เปนผลตภณฑทคลายคลงกบสบ ซงจะเปนเกลอของ

กรดซลฟรกหรอซลโฟนกโซยาว มสตรโครงสรางดงน

CH3(CH2)n(CH2)SO2O-Na+ Sodium alkane sulfonate

n = 8,10

CH3(CH2)nCH2OSO2O-Na+ Sodium alkyl sulfate

Sodium alkylbenzene sulfonate

ผงซกฟอกใชไดดแมในนากระดางซงมกมโลหะแคลเซยม หรอแมกนเซยมอยมากเพราะเกลอแคลเซยมและเกลอแมกเนเซยมของผงซกฟอกละลายนาได

CH SO2O NaCH3(CH2)- +

n



• ปฏกรยาของกรดไขมน– ปฏกรยาทหมคารบอกซลก

RCH2COOHSOCl2

LiAlH4OH2

1)2)

RCH2COOCH3

RCH2COCl

RCH2CH2OH

CH3OH H+,

3



• ปฏกรยาของกรดไขมน– ปฏกรยาทหมแอลคล (Hell-Volhard-Zelinsky reaction)

X2

PCH COOHRX

CH2COOHR

– ปฏกรยาทพนธะคของกรดไขมนไมอมตว

CH3(CH2)nCH=CH(CH2)mCOOHH2 / Ni

CH3(CH2)nCH2CH2(CH2)mCOOH

Br2 / CCl4

CH3(CH2)nCH-CH(CH2)mCOOHBr Br


ลปด : Terpenes และ Terpenoids

• พบมากในนามน essential oil ทไดจากพช

• มสมบตทางยา หรอมกลนหอม

• สารประกอบ terpenes มแตธาตคารบอนและไฮโดรเจน

• สารประกอบ terpenoids มธาตออกซเจนอยดวย

• โครงสรางของ terpenes จะประกอบดวย หนวยisoprene ซงมคารบอน 5 อะตอมซงมกจะเชอมตอกนแบบ head- to- tail


ลปด : Terpenes และ Terpenoids

• โครงสรางของ terpenes จะประกอบดวย หนวยisoprene ซงมคารบอน 5 อะตอมซงมกจะเชอมตอกนแบบ head- to- tail

CH2 CCH3

CH CH2

2-methyl-1,3-butadienehead tail

isoprene unit


ตวอยางสารประกอบ terpenes

CH

CH2CH

CH

CH2

C

CH3

CH

CH3 CH3

γ-terpenene (corainder oil)

limonenezingerberene

squalene


สารประกอบ terpene จาแนกเปนประเภทตามจานวนอะตอมคารบอน

จานวนคารบอน จานวนหนวยisoprene

ชอประเภท

10 2 monoterpenes15 3 sesquiterpenes20 4 diterpenes30 6 triterpenes40 8 tetraterpenes


ตวอยางสารประกอบ terpenes

OH

OH

OH

menthol

β-carotene

citronellol

vitamin A

4


ลปด : Steroids

• steroids เปนลปดทพบไดทงในพชและสตว

• เปนสารเคมทเกยวของกบการควบคมการทางานของสวนตางๆ ในสงมชวต เชน ฮอรโมนเพศ, ฮอรโมนชนดตางๆ, bile acids เปนตน

• โครงสรางของสารประกอบ steriod ประกอบดวยวงหลก 4 วง


ลปด : Steroids

• โครงสรางของ steriods ประกอบดวยวงหลก 4 วง

R

A B

C D

A BC D

= Perhydrocyclopentanophenanthrenering


• ตวอยางสารประกอบประเภท steroids

C8H17

OH

CH

OH

CH3CH

CH

CH CHCH3 CH3

CH3

OH

O

O

OH

cholesterol ergosterol

testosterone estrone


ลปด : Prostaglandins

• กรดคารบอกซลกคารบอน 20 อะตอม มพนธะคอยางนอย 1 พนธะ

• ประกอบดวยวงทมสมาชก 5 อะตอม

• มหมฟงกชนทมอะตอมออกซเจน เชน -OH, C=O

• เปนสารทมผลตออตราการเตนของหวใจและความดนเลอด

O

OH H

H

OH

COOHOH

OH H

H

OH

COOH

prostaglandin E2 (PGE2) prostaglandin F1α (PGF1α)


ลปด : Phospholipids

• พบมากในเยอหมเซลล

• โครงสรางเปน phosphate ester

• เปนอนพนธของphosphatidic acid หรอ phosphoglyceride

CH2

CH

CH2

R'COO

R"COO

O P OHO

OH

phosphatidic acid(phosphoglyceride)

from fatty acid

from phosphoric acid



• lecithin เปนอนพนธชนดหนงของ phospholipids ทเกดจาก phosphatidic acid ทาปฏกรยารวมกบ choline

CH2

CH

CH2

R'COO

R"COO

O P OO

OCH2CH2N(CH3)3

-

+

lecithin=phosphatidyl choline

HOCH2CH2N(CH3)3

+

choline+ phosphatidic acid

5



• sphingolipid เปนสวนประกอบของ myelin ซงเปนสารหอหมใยประสาทกเปน phospholipid ชนดหนงทเปนอนพนธของ sphingosine

C CH

CHOH

CH CH2OHNH2

H

CH3(CH2)12 C CH

CHOH

CH CH2ONH

H

CH3(CH2)12

PO

OCH2CH2N(CH3)3

CO (CH2)22CH3

+

sphingosine

sphingomyelin (a sphingolipid)


ลปด : ไข (waxes)

• เปน ester ของกรดไขมนโซยาวกบแอลกอฮอลโซยาว

• สวนใหญเปนสารเคลอบผวในพชหรอสตว

CH3(CH2)14 CO

O(CH2)14CH3

cetyl palmitate

CH3(CH2) CO

OCH2(CH2) CH3

n = 24,26 ; m = 28,30 n m

bees wax


คารโบไฮเดรต (carbohydrates)• hydrates of carbon • สตรทวไป Cx(H2O)y• polyhydroxy aldehyde หรอ polyhydroxy ketone• นาตาลหรอ saccharides เปนคารโบไฮเดรตอยางงาย • ชอของนาตาลมกลงทายดวย -ose เชน sucrose,

maltose, glucose


• Saccharides แบงเปน 3 ประเภท– Monosaccharides

• เปนหนวยยอยทสดของคารโบไฮเดรต เชน glucose, fructose

• monosaccharides ทกชนดเปน reducing sugars

– Disaccharides

• เปน reducing หรอ non-reducing disaccharides

• maltose เปน reducing disaccharides

• sucrose เปน non-reducing disaccharides

– Polysaccharides

• ไมจดเปนนาตาล• เปน non-reducing saccharides เชน แปง, เซลลโลส


คารโบไฮเดรต : Monosaccharides

• แบงเปน 2 ประเภทตามหมฟงกชน– aldose ซงเปนสารประกอบ polyhydroxyaldehyde

– ketose ซงเปนสารประกอบ polyhydroxyketone

• จาแนกตามจานวนคารบอนในโมเลกล– 6 C aldohexose ketohexose

– 5 C aldopentose ketopentose

– 4 C aldotetrose ketotetrose

– 3 C aldotriose ketotriose


Monosaccharides

• ตวอยาง monosaccharide

6


Monosaccharides

Epimermonosaccharide ทมconfiguration ตางกนเฉพาะทคารบอนตาแหนงท 2

CO

HOHH

CH2OH

HH OHH OH

OH

CO

HHOH

CH2OH

HH OHH OH

OH

D-glucose D-mannose

epimer

1

2

1

2


Monosaccharides

นาตาลทเปนของแขงมโครงสรางแบบวงปดเปน cyclic hemiacetal ซงเกดจากปฏกรยาระหวางหม คารบอนล (C=O) กบหมไฮดรอกซล (–OH)

CO

R HCH3OH, H

+

COH

R HOMe

CH3OH, H+

CROMe

HOMe

hemiacetal acetal


CHOH

OHOH

CH2OH

H

HH

H

OH

O

1

2

3456

D-(+ )-glucose

O OH

HH

H

HH

OH

OHOH

CH2OHO H

OHH

H

HH

OH

OHOH

CH2OH

hemiacetalanomeric carbon

β-D-(+ )-glucose α-D-(+ )-glucose

HOHOH

OHOH

CH2OH

H

HH

HO

OHHOH

OHOH

CH2OH

H

HH

HO

α-anomerβ-anomer


O H

OHH

H

HH

OH

OHOH

CH2OH

β-D-(+ )-glucopyranose

α-D-(+ )-glucopyranose

OH

HH

H

HOH

H

O

OHOH

CH2

OH

O OH

HH

H

HH

OH

OHOH

CH2OH

H

HH

H

OHOH

H

O

OHOH

CH2

OH

pyran

O

นาตาลทมวงเหมอน pyran เรยกวา pyranose


CH2OH

C OOH

OH

CH2OH

HH

H

OH

D-(-)-fructose

O CH2OH

OHOH

OH H

H

CH2

H

OHO OH

CH2OHOH

OH H

H

CH2

H

OH

β-D-(-)-fructofuranose α-D-(+ )-fructofuranose

O

furan

นาตาลทมวงเหมอน furan เรยกวา furanose


Mutarotationการเปลยนแปลงคา specific rotation ของสารละลายนาตาล

จนกระทงคงททสมดล เกดจากการเปลยนแปลงของ saccharide จากรปแบบ β-form เปน α-form เมอมกรดอยดวย โดยเกดผาน intermediate ทเปนโซเปดจนเขาสสมดล

CHOH

OHOH

CH2OH

H

HH

H

OH

O

D-(+ )-glucose

O OH

HH

H

HH

OH

OHOH

CH2OH

O H

OHH

H

HH

OH

OHOH

CH2OH

β-D-(+ )-glucose α-D-(+ )-glucose

[α] = +112ο[α] = +19o

[α]สมดล = +52o

7


การเขยนโครงสราง Haworth

•เขยนโครงสรางวงหลกดงน•หมทอยดานขวามอของ chiral center ในสตรแบบ Fischer จะอยดานลางของวง•คารบอนอะตอมสดทายซงเปนหม- CH2OH จะอยดานบนของวงเสมอ

1

2

3456

O OH

HH

H

HH

OH

OHOH

CH2OH

β-D-(+ )-glucose

HOHOH

OHOH

CH2OH

H

HH

HO

O1

23

4

5


ปฏกรยาของ monosaccharides1. การเกด acetal

CO

R HR'OH, H

+

COH

R HOR'

R'OH, H+

CROR'

HOR'

hemiacetal acetal

O O

HH

H

HH

OH

OHOH

CH2OHCH3

β-glucosideCH3OH

HCl

reducing sugar non-reducing sugar

O OH

HH

H

HH

OH

OHOH

CH2OH

β-D-(+ )-glucose methyl-β-D-glucose


สารประกอบ acetal ของคารโบไฮเดรตทวไปเรยกวา glycosidesสวน acetal ของ glucose เรยกวา glucoside

O O

H

H

CH2OHCH3

β-glycoside


2. การเกด ether

O

HH

H

HH

OH

OHOH

CH2OH

OMe

pentamethyl derivative

O

HH

H

HH

CH2OMe

O

OMe

OMe

OMeMe

methyl-β-D-glucose

Me2SO4

NaOHMe = CH3


3. การเกด ester

O OH

HH

H

HH

OH

OHOH

CH2OH

β-D-(+ )-glucose

CH3 CO

O CO

CH3

NaOAc

pentaacetate derivative

O

HH

H

HH

CH2OAc

OAc

OAc

OAcOAc

CH3CO

CH3CO

O CO

CH3

= Ac

= Ac2O

Note:


4. Oxidationa. Br2/H2O

CHCHOHCH2OH

O

( )n

aldose

Br2/H2O CHOHCOOH

CH2OH

( )n

aldonic acid

b. HNO3

CHCHOHCH2OH

O

( )n

aldose

HNO3 CHOHCOOH

COOH

( )n

aldaric acid

8


ตวอยางการออกซไดส glucose

CHOH

OHOH

CH2OH

H

HH

H

OH

O

D-(+ )-glucose

Br2/H2OOH

OHOH

CH2OH

H

HH

H

OH

COOH

gluconic acid

OHOH

OH

H

HH

H

OH

COOH

COOH

glucaric acid

HNO3


4. Oxidation (ตอ)c. สารละลาย Benedict และ สารละลาย Fehling

สารละลาย Benedict -สารประกอบเชงซอนของ Cu(II) กบ citrate ion สารละลาย Fehling -สารประกอบเชงซอนของ Cu(II) กบ tartrate ion

monosaccharide และ นาตาลทมสมบตรดวซจะทาปฏกรยาไดตะกอนสแดงอฐของ Cu2O


5. Reduction

CHCHOHCH2OH

O

( )n

aldose

NaBH4 orCHOHCH2OH

CH2OH( )n

alditol

H2/Ni

CHOH

OHOH

CH2OH

H

HH

H

OH

O

D-(+ )-glucose

OHOH

OH

H

HH

H

OH

CH2OH

CH2OH

glucitol or sorbitol

H2/Ni


6. Isomerization

CHOH

OHOH

CH2OH

H

HH

H

OH

O

D-glucose enediol

CHH

OHOH

CH2OH

OH

HH

H

OH

O

CH2OHC O

OHOH

CH2OH

HH

H

OH

D-fructose

OHOH

CH2OH

HH

H

OH

CHC OH

OH

D-mannose

OH- OH-

OH-monosaccharides ในสารละลายเบสเกด keto-enol tautomerization ไดเปนไอโซเมอรหลายชนดD-glucose ในสารละลายเบสเกดปฏกรยาไดของผสมของ D-glucose, D-mannose และ D-fructose


7. การเกด ozasone

CHOHCHOHCH2OH

CHO

( )n

aldose

PhNH-NH2 CHOHCH2OH

CCH N NH Ph

N NH Ph( )n

osazone

+ PhNH2 + NH3

Ph =


CHOH

OHOH

CH2OH

H

HH

H

OH

O

D-glucose osazone

CHH

OHOH

CH2OH

OH

HH

H

OH

O

CH2OHC O

OHOH

CH2OH

HH

H

OH

D-fructose

OHOH

CH2OH

HH

H

OH

C N-NHPhCH N-NHPh

D-mannose

PhNH-NH2PhNH-NH2

PhNH-NH2

monosaccharide ทเปนค epimer จะให osazone ชนดเดยวกน

9


6. Kiliani-Fischer synthesisใชเพมจานวนคารบอนของนาตาล aldose ไดผลตภณฑเปน 2 ชนดทเปนค epimer กน

CHCHOHCH2OH

O

( )n

aldose

HCNCHOHCH2OH

CHOHCN

( )n

cyanohydrin

1) Ba(OH)2CHOHCH2OH

CHOHCOOH

( )n

aldonic acid

CHOHCH2OH

CHOHCHO

( )n

aldose

2) H2O, H+

Na(Hg), H2O pH 3-5


CHOH

OHOH

CH2OH

H

HH

H

OH

O

D-glucose

CHH

OHOH

CH2OH

OH

HH

H

OH

O

D-mannose

OHOH

CH2OH

HH

H

OH

CHO

aldopentose

D-arabinose

OHOH

OH

CH2OH

H

HH

H

OH

CN

HOH

OH

CH2OH

OH

HH

H

OH

CN

HCN

cyanohydrin

C-OHOH

OHOH

CH2OH

H

HH

H

OH

O

C-OHH

OHOH

CH2OH

OH

HH

H

OH

O

aldonic acid

Na(Hg), H2O pH 3-5

1) Ba(OH)2

2) H2O, H+

1) Ba(OH)2

2) H2O, H+

Na(Hg), H2O pH 3-5

aldohexose


7. Ruff degradationใชลดจานวนคารบอนของนาตาล aldose

CHOH

OHOH

CH2OH

H

HH

H

OH

O

D-(+ )-glucose

C-OHOH

OHOH

CH2OH

H

HH

H

OH

O

gluconic acid

CHOH

OH

CH2OH

HH

H

OH

O

D-arabinose

Br2/H2O H2O2

Fe2(SO4)3+ CO2


คารโบไฮเดรต : Disaccharides

• Disaccharides คอคารโบไฮเดรตทประกอบดวยmonosaccharide 2 หนวยมาเชอมตอกนดวย พนธะglycoside

• ถานา disaccharide มาไฮโดรไลซจะได monosaccharide ทเปนสวนประกอบยอยดงน

maltose glucose + glucosefructose glucose + galactosesucrose glucose + fructosecellobiose glucose + glucose


Disaccharides

disaccharides แบงเปน 2 ประเภทคอ– reducing disaccharides

• มสวนทเปน hemiacetal

• สามารถเกดการเปลยนแปลงเปนโครงสรางแบบโซเปด ทาใหมสมบตรดวซ

• สามารถเกด osazone รวมทงเกด mutarotation ไดดวย

• maltose, cellobiose, lactose

– non- reducing disaccharides

• ไมมสวนทเปน hemiacetal

• ไมสามารถเกดการเปลยนแปลงเปนโครงสรางแบบโซเปด จงไมมสมบตรดวซ

• sucrose


Disaccharide : Moltose

1-α 4

O H

OH

H

HH

OH

OHOH

CH2OHO OH

HH

H

HH

OH

OH

CH2OH

hydrolysis

O OH

HH

H

HH

OH

OHOH

CH2OH

β-D-(+ )-glucose

O H

OHH

H

HH

OH

OHOH

CH2OH

α-D-(+ )-glucose+

1,4-α-glucosidic linkage

Anomeric hemiacetal เปดวงได

Anomeric acetal เปดวงไมได

10


Disaccharide : Cellobiose

1-β

4

O O

H

H

HH

OH

OHOH

CH2OH

H

O OH

HH

H

HH

OH

OH

CH2OH

hydrolysis

O OH

HH

H

HH

OH

OHOH

CH2OH

β-D-(+ )-glucose

O OH

HH

H

HH

OH

OHOH

CH2OH

β-D-(+ )-glucose+

1,4-β-glucosidic linkage

Hemiacetal เปดวงได



Disaccharide : Lactose

1-β

4

O O

H

H

OHH

OH

OHH

CH2OH

H

O OH

HH

H

HH

OH

OH

CH2OH

hydrolysis

O OH

HH

H

HH

OH

OHOH

CH2OH

β-D-(+ )-glucose

O OH

HH

H

OHH

OH

OHH

CH2OH

β-D-(+ )-galactose+


Anomeric hemiacetal เปดวงได



Disaccharide : Fructose

2-β

4

O H

H

H

HH

OH

OH

CH2OH

OH

O

O

CH2OHOH

OH H

H

CH2

H

OH

hydrolysis

O H

OHH

H

HH

OH

OHOH

CH2OH

α-D-(+ )-glucose

+

β-D-(-)-fructose

O OH

CH2OHOH

OH H

H

CH2

H

OH

1-α

1

glycosidic linkage


Anomeric ketal เปดวงไมได


Invert Sugarสารละลายนาตาลทถกไฮโดรไลซแลวมการเปลยนคา specific

rotation ([α]) ไปเปนคาทมเครองหมายตรงกนขาม เชน คา specific rotation ของการไฮโดรไลซ sucrose เปลยนจาก +66.5o เปน -19.9o

[α] = +52.7ο[α] = +66.5o

ผลรวม [α] = -19.9o

sucrose glucose + fructose[α] = −92.4ο


คารโบไฮเดรต : Polysaccharides

• สารประกอบทม monosaccharide หลายหนวยเชอมตอกน

• แปง (starch) -แหลงสะสมอาหารของพช

• ไกลโคเจน (glycogen) -แหลงสะสมอาหารของสตว

• เซลลโลส (cellulose) -สวนประกอบในโครงสรางของพช

• polysaccharide ทง 3 ชนดนมหนวยเลกทสดคอ glucose


Polysaccharide : Starch

• starch เปน polymer ทประกอบดวย glucose เชอมตอกนทตาแหนง– 1,4 คอ 1,4-α-D-glucopyranose

– 1,6 คอ 1,6-α-D-glucopyranose

• มองคประกอบ 2 ชนดคอ – amylose เปน polymer ของ 1,4-α-glucosidic linkage

– amylopectin เปนสาย polymer ของ amylose ทมการเชอมระหวางสายดวย 1,6- α-glucosidic linkage

• ถาไฮโดรไลซ starch จะไดผลตภณฑเปน saccharides ทมสายโซสนลงจนกระทงเมอไฮโดรไลซอยางสมบรณจะได D- glucose

11


Starch:Amylose

1-α 4

O H

OH

H

HH

OH

OHO

CH2OHO H

OH

H

HH

OH

OH

CH2OHO H

OH

H

HH

OH

OH

CH2OHO H

OH

H

HH

OH

OH

CH2OH

1-α 4

1,4-α-glucosidic linkage


Starch:Amylopectin

1-α 4 1-α 4

1-α 4

O H

OH

H

HH

OH

OHO

CH2OHO H

OH

H

HH

OH

OH

CH2OHO H

OH

H

HH

OH

OH

CH2OHO H

OH

H

HH

OH

OH

CH2

O H

OH

H

HH

OH

OHO

CH2OHO H

OH

H

HH

OH

OH

CH2OHO H

OH

H

HH

OH

OH

CH2OHO H

O

H

H

HH

OH

OH

CH2OH

1-α 4

23

5

6

1-α

1,4-α-glucosidic linkage 1,6-α-glucosidic linkage


Polysaccharide : Glycogen

• มโครงสรางคลาย amytopectin มากแต glycogen จะมกงกานสาขามากกวา amylopectin


Polysaccharide : Cellulose

• polymer ทประกอบดวย 1,4- α- D- glucopyranose

1-β

4O O

H

H

HH

OH

OHO

CH2OHO O

H

H

HH

OH

OH

CH2OHO

H

O

H

H

HH

OH

OH

CH2OHO

H

O

H

H

HH

OH

OH

CH2OH

H

H

1-β



กรดอะมโนและโปรตน

กรดอะมโน• เปนองคประกอบยอยของโปรตน • ประกอบดวยหมอะมโน (-NH2) และหมกรดคารบอกซลก (-COOH)

• ทพบในธรรมชาตสวนใหญเปน L-alpha amino carboxylic acid


• L-alpha amino carboxylic acidsมหมอะมโนแทนทไฮโดรเจนทตาแหนง α ของกรดคารบอกซลกconfiguration ของคารบอนตาแหนง α เหมอนกบ L-glyceraldehyde

CNH2 HR

COOHCOH HCH2OH

CHO

L-glyceraldehyde L-α-amino acid

CH2OHOH H

CHO

RNH2 H

COOH

12


• essential amino acids คอกรดอะมโนทสตวไมสามารถสรางขนเอง แตจาเปนตองใชในการสรางโปรตน จงตองรบเขารางกายโดยการกนอาหารทม essential amino acid เหลานน

CH2

NH2 HCOOH

CH

CH3

CH3

NH

CH2

NH2 HCOOH

CH2

NH2 HCOOH

tryptophan (Trp) leucine (Leu) phenylalanine (Phe)


กรดอะมโนทเปนของแขงจะอยในรป dipolar ion หรอ zwitterion

CH

COO-R

NH3+

zwitteriondipolar ion

CH

RH2N COOH


• เมอนากรดอะมโนมาละลายนา กรดอะมโนจะอยในสมดลซงม cation,dipolar ion และ anion

• ในสภาวะกรดจะมปรมาณ cation มากทสด ในสภาวะเบสจะม anion มาก

CH

COO-R

NH3+C

H

RNH3

+COOH C

HCOO-

RH2N

H+

H+

H+

H+- -

cation anionzwitteriondipolar ion

isoelectric point หรอ pI เปน pH ท-กรดอะมโนมประจรวมเปนศนย สามารถละลายนาไดนอยทสด -มความเขมขนของ dipolar ion หรอ zwitterion สงทสด -pI เปนคาเฉพาะตวของกรดอะมโนแตละชนด


การสงเคราะหกรดอะมโน

1. ปฏกรยาของ α-haloacid กบ NH3

CH

RH

COOH CH

RX

COOH CH

RNH3

COO+

-1) X2, P

2) H2O

NH3

excess

α-haloacid


2. Gabriel Synthesis

N

O

O

K+

Cl CH2COOC2H5 N

O

O

CH2COOC2H5

NH

O

O

O

O

OH

OHCH2NH3 COO

+ -

+

++C2H5OH

glycine

potassium phthalamideethyl chloroacetate

1) KOH, H2O

2) HCl


3. Strecker Synthesis

CR HO

CH

RNH2

CN CH

RNH3

COO+

- H2O , H+NH3

∆HCN

α-aminonitrile

HO CH CHO NH , HCN

23 HO CH -CH-CN

NH2

2

+H O3 HO CH -CH COO2-

NH3

tyrosine

13


ปฏกรยาของกรดอะมโนหมอะมโนทาปฏกรยาเหมอนกบอะมนหมคารบอกซลกทาปฏกรยาเหมอนกบกรดคารบอกซลก

1. การเกดเกลอ

CH

RNH3

COO+

-

+ HCl CH

RNH3

COOH

+Cl


2. ปฏกรยากบกรดไนตรส

CH

RNH3

COO+

-

+ HNO2 CH

ROH

COOH + N2 H2O+

α-hydroxyacid


3. การเกด cyclic diamide

NH2 CH2

CO

OH

OH CO

CH2

NH2

∆NH

CH2

NHCH2 O

O

CH2NH3 COO+ -

amino acid, glycine2

CH2NH3 CO

NH CH2CO

O+

dipeptide, glycylglycine

diketopiperazine

2 H2O , H+

H2O , H+


กรดอะมโนและโปรตน

เปปไทด (peptides)• กรดอะมโนรวมกนและกาจดนาออกเกดเปนพนธะเปปไทด

ระหวางกรดอะมโนโดยมเอนไซม (enzyme) เปนตวเรงปฏกรยา

CHNH3 COOR

+ -

+ CHNH3 COOR'

+ - CHNH3 CO

NH CH CO

OR R'

+

dipeptide

(peptide bond)

- H2O

enzyme


เปปไทด (peptides)• เปปไทดทประกอบดวยกรดอะมโน 2 และ 3 โมเลกลเรยกวา

di- และ tripeptide ตามลาดบ • เปปไทดทประกอบดวยกรดอะมโนจานวนมากแตมนาหนก

โมเลกลไมเกน 10,000 เรยกวา polypeptide • โปรตนคอ polypeptide ทมนาหนกโมเลกลมากกวา 10,000


•โมเลกลเปปไทดจะมปลายดานหนงเปนหมอะมโนเรยกวา N-terminal และอกดานหนงเปนหมคารบอกซลกเรยกวา C-terminal•ในการเขยนโครงสรางเปปไทดเรมจาก N-terminal อยดานซายมอและ C-terminal ดานขวา

CHNH3 CO

NH CH CO

NHR R'

CH CO

OR"

n

+

N-terminal

N-terminus residue

C-terminalC-terminus residue

14


การเรยกชอเปปไทด•เรยกชอกรดอะมโนเรยงลาดบเรมจากปลายดาน N-terminal•เปลยนคาลงทายชอกรดอะมโน (ยกเวนกรดอะมโนทเปน N-terminal ) เปน -yl

CH2NH3 CO

NH CH CO

OCH

CH3 CH3

+

CHNH3 CO

NH CH2CO

OCH

CH3 CH3

+

glycylvaline , gly.val

valylglycine , val.gly


การเรยกชอเปปไทด

CH2NH3 CO

NH CH CO

NHCH

CH3 CH3

CHCH3

CO

O+

CHNH3 CO

NH CH2CO

NHCH

CH3 CH3

CHCH3

CO

O+

glycylvalylalanine, gly.val.ala

valylglycylalanine, val.gly.ala


โปรตน (proteins)• โพลเปปไทดขนาดใหญทมนาหนกโมเลกลมากกวา 10,000• ธาตทเปนองคประกอบไดแก C,H,N และ O อาจม S และ P • สวนใหญเปนโพลเมอรของกรดอะมโนตงแต 100 ถง 300 หนวย


โครงสรางของโปรตน• โครงสรางปฐมภม (primary structure)

– องคประกอบและลาดบของกรดอะมโน • โครงสรางทตยภม (secondary structure)

– การจด conformation ของกรดอะมโนสมพนธกบกรดอะมโนขางเคยง– เกดพนธะไฮโดรเจนระหวางหม N-H กบหม -C=O ทาใหเกดรปแบบ

การจดเรยงตวทสาคญ 2 อยางคอ pleated sheet เชน fibroin ซงเปนโปรตนในใยไหม และ α-helix เชน α-keratin ในขนสตว (wool)


• รปแสดงการเกดโครงสรางทตยภม


• โครงสรางตตยภม (tertiary structure)– การพบงอ (folding) ของสายโซเปปไทด ทาใหสมบตกายภาพและการ

ทาหนาททางชวภาพแตกตางกน – ลกษณะของโปรตนทเกดจากโครงสรางตตยภมนคอ fibrous proteins

ซงมลกษณะเปนเสนใยยาว ไมคอยละลายนา และ globular proteins มลกษณะเปนกอนกลม

– ตวอยางของ fibrous proteins เชน α-keratin, collagen ตวอยางของ globular proteins เชน myoglobin

– โครงสรางตตยภมนสามารถถกทาลายไดงายโดยการเตมสารเคมหรอใหความรอนเรยกวา denaturation โปรตนทสญเสยโครงสรางตตยภมนจะมสมบตกายภาพเปลยนไปและสญเสยสมบตทางชวภาพดวย

15


กรดนวคลอก (Nucleic acids)

• กรดนวคลอกเปนสารสาคญในการเกบและถายทอดลกษณะทางพนธกรรมโดยควบคมการสรางโปรตนของเซล

• กรดนวคลอกแบงเปน 2 ประเภทใหญ ๆ คอ – ribonucleic acid (RNA)

– deoxyribonucleic acid (DNA)

• สารประกอบทมกรดนวคลอกอยรวมกบโปรตนเรยกวา nucleoprotein

• โครงสรางของกรดนวคลอกเปนพอลเมอรของ nucleotides หรอจดเปน polynucleotide


กรดนวคลอก (Nucleic acids)

นวคลโอไทด เปน phosphoric acid ester ของ nucleoside

นวคลโอไซด ประกอบดวย heterocyclic base กบ monosaccharide ซงมคารบอน 5 อะตอม ตวอยางของ nucleotide ไดแก adenylic acid

N N

NN

O

OHOH

CH2OPOHOH

O

NH2

β-N-glycosidic linkage

heterocyclic base

1'

5'

4'

3' 2'

adenylic acid (nucleotide)


heterocyclic bases อาจเปนอนพนธของ purine หรอ pyrimidine

NH N

N NH

O

NH2NH N

N N

NH2

NH

N

O

NH2

NH

NH

O

OCH3

NH

NH

O

O

Adenine (A) Guanine (G)

Cytosine (C) Thymine (T) Uracil (U)

N N

N N

N

N

purine

pyrimidine


monosaccharides

ใน RNA เปนนาตาล D-ribose ใน DNA จะเปนนาตาล deoxy-D-ribose

OHO

OHOH

CH2OH

1'

5'

4'

3' 2'

OHO

HOH

CH2OH

1'

5'

4'

3' 2'

β-D-ribose β-2-deoxy-D-ribose


Phosphate group

• เชอมระหวาง nucleotide ในกรดนวคลอก มกตอกบนาตาล ribose ทตาแหนง C3’ หรอ C5’

• nucleotides ทไมมหมฟอสเฟตเรยกวา nucleosides

เมอนากรดนวคลอกมาไฮโดรไลซจะได nucleotides และเมอไฮโดรไลซตอไปจะได nucleosides


nucleosides ทไดจาก RNA ไดแก

N N

NN

O

OHOH

CH2OH

NH2

1'

5'

4'

3' 2'

N N

NN

O

OHOH

CH2OH

O

NH2

N

N

O

NH2

O

OHOH

CH2OH N

NH

O

O

O

OHOH

CH2OH

Adenosine Guanosine

Cytidine Uridine

16


nucleosides ทไดจาก DNA ไดแก

N N

NN

O

HOH

CH2OH

NH2

1'

5'

4'

3' 2'

N N

NN

O

HOH

CH2OH

O

NH2

N

N

O

NH2

O

HOH

CH2OH N

NH

O

O

O

HOH

CH2OH

CH3

2'-deoxyadenosine 2'-deoxyguanosine

2'-deoxycytidine 2'-deoxythymidine

403221 เคมีอินทรีย สารชีวโมเลก...

Documents