1

คารโบไฮเดรต

(Carbohydrates)

โครงการจดตงภาควชาเคม

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน

เคมอนทรย 01403221

01403221-59

2

เปนสารชวโมเลกล หรอสารประกอบอนทรยทสาคญ

ของพช ประกอบดวยธาต C, H และ O มหม -OH,

-CHO, -C=O เปนองคประกอบทสาคญ

จดเปนสารจาพวก

polyhydroxy aldehydes

หรอ

polyhydroxy ketones

คารโบไฮเดรต (Carbohydrates)

2

3

คารโบไฮเดรตทพบในพชอยในรปของกลโคส

เกดจากการสงเคราะหแสง

6 CO2+ 6 H2Olight

6 O2 + C6H12O6

กลโคส

เซลลโลส, แปง

4

ประเภทของคารโบไฮเดรต

1. Monosaccharides

– เปนคารโบไฮเดรตโมเลกลเลกทสด ไมสามารถถก

hydrolyzed ตอไปไดอก

– ประกอบดวยคารบอน 3-10 อะตอม เชน กลโคส

(C6H12O6), ฟรคโตส (C6H12O6), อะราบโนส (C5H10O5)

3

5

2. Oligosaccharides

เปนคารโบไฮเดรตทถก hydrolyzed แลวจะได monosaccharide 2-10 หนวย

– disaccharide เมอถก hydrolyzed แลวได monosaccharide 2 โมเลกล

C12H22O11 glucose + fructose

(sucrose)

– trisaccharide เมอถก hydrolyzed แลวได monosaccharide 3 โมเลกล

6

3. Polysaccharides

เปนคารโบไฮเดรตทถก hydrolyzed แลวได

monosaccharide มากกวา 10 หนวย เชน เซลลโลส

แปง ไกลโคเจน

การแบงคารโบไฮเดรตตามสมบตทางกายภาพ

1. sugars เปนผลก มรสหวาน ละลายนา เชน

นาตาลตาง ๆ

2. nonsugars ไมเปนผลก ไมมรสหวาน ไมละลายนา

เชน แปง

4

7

Monosaccharides

เปนผลกสขาว ละลายนาไดด มรสหวาน ตวทพบมาก

คอ กลโคส

โครงสรางประกอบดวยคารบอนตอกนเปนโซยาว ไมม

กงกาน แตละคารบอนมหมไฮดรอกซ (-OH) เกาะอย

และแตละโมเลกลประกอบดวยหม aldehyde (-CHO)

หรอหม keto (-CO) อก 1 หม

8

CHO

CHOH

CH2OH

glyceraldehyde

CO

CH2OH

CH2OH

dihydroxyacetone

หมฟงกชนเปน -CHO เรยกวา อลโดส

หมฟงกชนเปน -CO เรยกวา คโตส

ตวอยาง

5

9

การเรยกชอ

1. เรยกตามจานวน C-atom ในโมเลกล

และลงทายดวย -ose

C 3 อะตอม เรยกวา triose

C 4 อะตอม เรยกวา tetrose

C 5 อะตอม เรยกวา pentose

C 6 อะตอม เรยกวา hexose

C 7 อะตอม เรยกวา heptose

10

2. การแสดงหมฟงกชน

ถาเปน aldehyde นาหนาดวย อลโด (aldo)

ถาเปนหม keto นาหนาดวย คโต (keto) เชน

- monosaccharide ทม C 3 อะตอม และมหมฟงกชนคอ aldehyde เรยกวา อลโดไตรโอส (aldotriose)

- monosaccharide ทม C 5 อะตอม และมหม keto เรยกวา คโตเพนโตส (ketopentose)

6

11

เมอพจารณาโครงสรางของ monosaccharide พบวา

C ในโมเลกลจะเปน asymmetric carbon ทาใหเกด isomer หลายชนด ไดแก

1. อพเมอร (Epimer)

เปน diastereomer ทม configuration ตางกนตรง chiral carbon 1 ตาแหนง

เมอสลบตาแหนง -OH กบ -H ของ C ตวท 2 ในกลโคส เรยก แมนโนส (Mannose)

สลบตาแหนง -OH กบ - H ของ C ตวท 4 ในกลโคสเรยก แกแลคโตส (Galactose)

12

Epimers

เรยกแมนโนส และกาแลกโทส วาเปน epimer ของ

กลโคส

7

13

2. Enantiomer

เปน stereoisomer ซงมการจดเรยงตว 2 แบบ คอ

D-isomer ม -OH ตวรองสดทายอยทางขวามอ

L-isomer ม -OH ตวรองสดทายอยทางซายมอ

CHO

HCOH

CH2OHD-glyceraldehyde

CHO

HOCH

CH2OHL-glyceraldehyde

14

โมเลกลเหลานยงหมนระนาบแสง polarized light โดย

หมนตามเขมนาฬกา ใช +

หมนทวนเขมนาฬกา ใช -

D-(+)-glucose L-(-)-glucose

CHO CHO

H-C-OH HO-C-H

HO-C-H H-C-OH

H-C-OH HO-C-H

H-C-OH HO-C-H

CH2OH CH2OH

8

15

3. เกดโครงสรางทเปนวงของ monosaccharide เชน นาตาล

pentose (C 5 อะตอม) และนาตาล hexose (C 6 อะตอม)

โดยเกดปฏกรยากนเองภายในโมเลกลระหวาง C=O กบ -OH

เกดโครงสรางเปน cyclic hemiacetal จาก aldose

หรอ cyclic hemiketal จาก ketose

16

Monosaccharide ทเกดเปนวงขนาด 5 อะตอม เรยกวา

โครงสรางแบบฟวราโนส

วงขนาด 6 อะตอม เรยกวา โครงสรางแบบไพราโนส

การเขยนโครงสรางลกษณะเปนวง เรยกวา

Haworth projection

O Ofuran pyran

9

17

Cyclic Structure of Glucose

D-glucopyranose

18

Cyclic Structure of Fructose

D-fructofuranose

10

19

123

4

5

6

C*

CH2OH

C

HOH

C

H

H

C

OHH

C

OH

O H

OH 123

4

5

6

C*

CH2OH

C

HOH

C

H

H

C

OHH

C

OH

O OH

H

*anomeric

carbon

เรยกวา -form

เชน -D-glucose

เรยกวา -form

-form เปลยนเปน -form ไดดวยปฏกรยาทเรยกวา

มวตาโรเตชน (Mutarotation)

ทง และ form จะเปน epimer กน เรยก epimer แบบนวา anomers และ เรยก carbon ทเกด hemiacetal , hemiketal วา anomeric carbon

20

Anomers

11

21

Mutarotation

Glucose also called dextrose; dextrorotatory.

22

1. Glycoside formation

นาตาลโมเลกลเดยว (monosaccharides) ใช -OH ของ

anomeric carbon ในโครงสรางทเปน hemiacetal

ทาปฏกรยากบ alcohol ให anomeric alkoxy acetals หรอ

glycosides (ไกลโคไซด)

ปฏกรยาของ Monosaccharides

CH2OH

C

HOH

C

H

H

C

OHH

C

OH

H

C

OR

CH2OH

C

HOH

C

H

H

C

OHH

C

OH

O H

C

OH

OR-OH

H+

12

23

CH2OH

C

HOH

C

H

H

C

OHH

C

OH

H

C

OCH3

-D-glucose -D-glycoside

ถาเรมจาก hemiketal จะได ketal หรอ glycoside

เชน fructoside

CH2OH

C

HOH

C

H

H

C

OHH

C

OH

O H

C

OH

OCH3OH

HCl

24

2. Reduction

หม carbonyl ของ aldose (หรอ ketose) ถกรดวซ

ดวย NaBH4 หรอ H2 โดยมโลหะ เชน Pt, Ni เปน

คะตะลสต ไดผลตภณฑ ท เรยกวา alditol

CH2OH

CH

(HCOH)n

O

H2 / Ni

alditolaldose

CH2OH

HCH(HCOH)n

OH

13

25

H2 / Ni

alditolketose

CH2OH

CO

(HCOH)n

CH2OH

CH2OH

CHOH

(HCOH)n

CH2OH

3. Oxidation

monosaccharide สามารถถกออกซไดซดวย

oxidizing agent หลายตว ไดแก

Glucose glucitol (sorbital)

Manose manitol

H2 / Ni

H2 / Ni

26

3.1 นาโบรมน (bromine water)

เปนตวออกซไดสอยางออนททาใหหม aldehyde (-CHO)

เปลยนเปน carboxyl group (-COOH)

ไดกรดไกลโคนกเกดขน ไมเกดกบหม keto (ketose)

CH2OH

CH

(HCOH)n

O

+ Br2 + H2O

glyconic acidaldose

CH2OH

COH(HCOH)n

O

14

27

ketose

CH2OH

CO

(HCOH)n

CH2OH

+ Br2 + H2O

สรป นาโบรมนใชเปนสารเพอทดสอบ

ความแตกตางระหวาง aldose กบ ketose

28

3.2 Tollen’s reagent, Fehling’s reagent และ Benedict

- monosaccharide ทกตว (reducing sugar)

เกดปฏกรยาได

CH2OH

CH

(HCOH)n

O

-hydroxyaldehyde

CH2OH

CO

(HCOH)n

O

ตะกอนสแดงอฐ

Ag(NH3)2OH

หรอ Cu (II) complex

Ag (silver mirror)

หรอ Cu2O+

Glyconic acid (salt)

15

29

CH2OH

CO

(HCOH)n

CH2OH

CH2OH

CHOH

(HCOH)n

COO

Ag

หรอ Cu2O

Ag(NH3)2OH

หรอ Cu (II) complex+

-hydroxyketone ถก oxidize ไดเพราะในสภาวะ ทเปนเบสจะเกด epimerization กลายเปน -hydroxyaldehyde กอน

-hydroxyketone glyconic acid

30

monosaccharide ททาปฏกรยากบ นาโบรมน และ

Tollen’s reagent แสดงวาเปนตวรดวซ

เรยกวา นาตาลรดวซ (reducing sugar)

ดงนน

carbohydrate ททาปฏกรยานได reducing sugar

carbohydrate ทไมทาปฏกรยาน nonreducing sugar

Monosaccharide ทกโมเลกลเปน reducing sugar

16

31

3.3 กรดไนตรก

กรดไนตรก (HNO3) สามารถออกซไดสหม aldehyde

และหม alcohol, (CH2OH) ไดผลตภณฑเปน dicarboxylic

acid ปฏกรยานเกดไดทง aldose และ ketose เชน

32

CH2OH

CH

(HCOH)n

O

aldose

+ HNO3

COH

COH

(HCOH)n

O

O

CH2OH

CO

(HCOH)n

CH2OH

ketose

+ HNO3

COH

CO

(HCOH)n

COH

O

O

glycaric acid

–ketopolyhydroxy diacid

17

33

O O

C-H C-OH

H OH H OH

HO H HO H

H OH H OH

H OH H OH

CH2OH COOH

D-glucose D-glucaric acid

HNO3

เชน

34

นาตาลทม aldehyde หรอ ketone ในโมเลกล

เมอทาปฏกรยากบ phenylhydrazine

เกด phenylhydrazone และถาม phenylhydrazine

มากเกนพอ (3 โมล) จะเกดปฏกรยาอกครงตรง

C ตาแหนงท 2 ได phenylosazone หรอ osazone

เชน

4. ปฏกรยาการเกดโอซาโซน

18

35

O H

C-H C=NNH(C6H5)

H-C-OH 3NH2NH(C6H5) C=NNH(C6H5)

(H-C-OH)n (H-C-OH)n

CH2OH CH2OH

aldose phenylosazone

+ C6H5NH2 + NH3 + H2O

36

Disaccharides

เกดจาก monosaccharide 2 โมเลกลตอกนดวย

glycosidic bond โดย -OH ของ monosaccharide

ตวหนงจะสรางพนธะกบ anomeric carbon ของ

อกตวหนง

Disaccharides ทสาคญ

1. Maltose

เกดจาก D-glucose 2 โมเลกล เกดพนธะไกลโคไซด

แลวสญเสยนา 1 โมเลกล

19

37

กลโคสโมเลกลหนงใช -OH ท C ตาแหนงท 4 ตอกบ anomeric

carbon ของอกตวหนง 1,4--glycoside (glucose-glucose)

maltose เปน reducing sugars

CH2OH

C

HOH

C

H

H

C

OHH

C

OH

O H

C

OH

CH2OH

C

HOH

C

H

H

C

OHH

C

OH

O H

C

OH

-D-glucose

maltose

+

CH2OH

C

HOH

C

H

H

C

OHH

C

OH

O H

C

CH2OH

C

HOH

C

H

H

CH

C

OH

O H

C

OHO

- H2O

38

20

39

2. Cellobiose มปฏกรยาคลาย maltose เพราะเกดจาก glucose 2 โมเลกล

เหมอนกน แตเปน 1,4- - glycoside (glucose-glucose)

CH2OH

C

HOH

C

H

H

C

OHH

C

OH

O OH

C

H

CH2OH

C

HOH

C

H

H

C

OHH

C

OH

O H

C

OH

CH2OH

C

HOH

C

H

H

C

OHH

C

OH

O

C

H

CH2OH

C

HOH

C

H

H

CH

C

OH

O H

C

OH

- H2O

+

cellobiose -D-glucose

D-glucose

40

Cellobiose

21

41

3. Sucrose

เปน disaccharide ทประกอบดวย D-glucose และ D-fructose

อยางละ 1 unit โดยใช OH ท C1 ของ D-glucose และ OH ท

C2 ของ fructose

CH2OH

C

HOH

C

H

H

C

OHH

C

OH

O H

C

OH

-D-fructose

-D-glucose

HOCH2

C

H OH

C

H

H

C

OH

OH

C

CH2OH

O+

- H2O

CH2OH

C

HOH

C

H

H

C

OHH

C

OH

O H

C*

HOCH2

C

H OH

C

H

H

C

OH

C*

CH2OH

OO anomeric

carbon

Sucrose

42

Sucrose

22

43

-OH ของคารบอนตาแหนงท 1 แทนทหม -OH ท

ตาแหนง 2 ของ -fructose เปน 1,2-(, )-glycoside (glucose-fructose)

anomeric carbon ไมม -OH จงไมทาปฏกรยากบ

oxidizing agent ดงนน sucrose จงเปน

nonreducing sugar

44

4. Lactose

เปน disaccharide ทพบในนานม เกดจาก glucose 1 โมเลกล รวม

กบ galactose 1 โมเลกล

D-glucose ใช -OH ตาแหนงท 4 แทนท -OH ของ D-galactose

ตาแหนงท 1 เปน 1,4- - glycoside (galactose-glucose)

+CH2OH

C

HOH

C

H

OH

C

HH

C

OH

O OH

C

H

CH2OH

C

HOH

C

H

H

C

OHH

C

OH

O H

C

OHCH2OH

C

HOH

C

H

OH

C

HH

C

OH

O

C

H

CH2OH

C

HOH

C

H

H

CH

C

OH

O H

C*

OH

-D-galactose

D-glucose

Lactose

- H2O

23

45

Lactose

46

Polysaccharides

1. Cellulose

เปน polysaccharides ทเกดจาก D-glucose มาตอกน ประกอบดวยกลโคส 10,000-15,000 หนวย

โดย -OH ของ carbon ตวท 4 ตอกบ anomeric carbon ของอกโมเลกลหนง

24

47

เปน linear polysaccharide

CH2OH

C

HOH

C

H

H

C

OHH

C

OH

O

C

H

CH2OH

C

HOH

C

H

H

CH

C

OH

O

C

H

CH2OH

C

HOH

C

H

H

CH

C

OH

O H

C

OH

n

1,4--glycoside

48

Cellulose

25

49

2. Starch (แปง)

เปน polymer ของกลโคส ตอกนดวย 1,4--glycoside bond แบงออกเปน 2 ชนด

2.1 amylose ม glucose ตอกนเปน linear polysaccharides

1,4--glycoside

CH2OH

C

HOH

C

H

H

C

OHH

C

OH

O H

C

CH2OH

C

HOH

C

H

H

CH

C

OH

O H

C

O

CH2OH

C

HOH

C

H

H

CH

C

OH

O H

C

OHO

n

50

Amylose

=>

26

51

2.2 amylopectin มโซกงระหวาง anomeric carbon กบ

-OH ของคารบอนตวท 6 1,6--glycoside

CH2OH

C

HOH

C

H

H

C

OHH

C

OH

O H

C

CH2OH

C

HOH

C

H

H

C H

C

OH

O H

C

O

CH2OH

C

HOH

C

H

H

C H

C

OH

O H

C

O

CH2OH

C

HOH

C

H

H

C

OHH

C

OH

O H

C

CH2

C

HOH

C

H

H

C H

C

OH

O H

C

O

CH2OH

C

HOH

C

H

H

C H

C

OH

O H

C

OHO

O

52

Amylopectin

=>

27

53

3. ไกลโคเจน (Glycogen)

เปน starch ชนดหนงแตเปนพวก amylopectin

เปนสารซงเกบไวเปนพลงงานสารองในสตว

โครงการจดตงภาควชาเคม

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขต

กาแพงแสน

เคมอนทรย 01403221

กรดอะมโนและโปรตน

01403221-59

28

55

กรดอะมโนและโปรตน

(Amino acids and Proteins)

เปนสารชวโมเลกลทพบในสงมชวต

ประกอบดวยธาต คารบอน ไฮโดรเจน ออกซเจน และไนโตรเจน

หนวยทเลกทสดของโปรตน คอ กรดอะมโน

56

กรดอะมโน (Amino acids)

กรดอะมโน หรอ -amino acid คอ โมเลกลของกรดอนทรย (carboxylic acid) ทม amino group เกาะอยท

-carbon

สตรทวไป R-CH-COOH (R = H, alkyl, aryl)

NH2

ถา R ไมใช H จะทาให -carbon เปน chiral carbon

2 configurations: D-form and L-form

29

57

COOH

NH2H

RD--amino acid

COOH

NH2 H

RL--amino acid

Fischer projection

58

ประเภทของกรดอะมโน

กรดอะมโนทพบในโปรตนม 20 ชนด แบงประเภท

ตามคณสมบตทางเคม คอ

1. Polar amino acids

2. Non polar amino acids

3. Electrically charged amino acids

30

59

1. Polar amino acids

โมเลกลประกอบดวยหม -NH2 และหม -COOH

อยางละ 1 หม และมหมแทนททมขว

60

2. Non polar amino acidsโมเลกลประกอบดวยหม -NH2 และหม -COOH

อยางละ 1 หม และมหมแทนททไมมขว

31

61

3. Electrically charged amino acids

Basic amino acids : โมเลกลประกอบดวยหม -NH2

มากกวา 1 หม จงมสมบตเปนเบส

Acidic amino acids : โมเลกลมหม -COOH มากกวา

1 หม จงมสมบตเปนกรด

62

สมบตของกรดอะมโน

ละลายนาไดด ไมละลายในตวทาละลายทไมมขว

สมบตเปน dipolar เพราะในโมเลกลมทงหมทเปนกรด COOH และหม NH2 ซงเปนเบส

H-atom เคลอนทไปมาระหวางหมทงสองเปน internal acid-base reaction เกด dipolar ion

(ไอออน 2 ขว) หรอเรยกวา Zwitterion

NH2-CH-COOH +NH3-CH-COO

R R

32

63

คา pH มผลตอสภาพ dipolar ของกรดอะมโน

+NH3-CH-COOH

R

Cation (low pH)

+NH3-CH-COO

RZwitterion (pH = pI)

NH2-CH-COO

Ranion (high pH)

OH

H

OHH

64

Isoelectric point (pI)

เมอ Zwitterion อยในนา อาจแตกตวใหโปรตอนแกนา

+NH3-CH-COO

R

+ H2O NH2-CH-COO

R

+ H3O+

หรอ Zwitterion รบโปรตอนจากนา

+NH3-CH-COO

R

+ H2O+NH3-CH-COOH

R

+ OH

33

65

ดงนนถาตองการใหกรดอะมโนเปนกลาง ตองเตม

กรด หรอ เบส ลงไป

pH ททาใหโมเลกลของกรดอะมโนเปนกลาง คอ

มทงประจบวกและลบ เรยกวา isoelectric point (pI)

– Neutral amino acids pI 5.5-6.3

– Basic amino acids pI 10

– Acidic amino acids pI 3

66

กรดอะมโน มสมบตเปน amphoteric คอ เปนไดทงกรด

และเบส-ในสารละลายเบส กรดอะมโนมประจลบ

+NH3-CH-COO

R

+ OH NH2-CH-COO

R

+ H2O

- ในสารละลายกรด กรดอะมโนมประจบวก

+NH3-CH-COO

R

+ H3O+ NH3

+-CH-COOHR

+ H2O

สมบต dipolar molecule ทาใหกรดอะมโนมจดหลอมเหลวสง

34

67

การสงเคราะหกรดอะมโน1. Reaction of -bromoacid with ammonia

-bromoacid + ammonia ปฏกรยาเปนNucleophilic Substitution (SN2)

R-CH-C-OH

O

Br

NH3 excessR-CH-C-OH

O

NH2

+ HBr

-bromo acid -amimo acid

CH3CHCH2CH2CH-COOH

CH3 Br

NH3 excessCH3CHCH2CH2CH-COOH

CH3 NH2+ HBr

68

ปฏกรยาเกด 2 ขนตอน คอ

1. Aldehyde ทาปฏกรยากบ NaCN หรอ KCN และ

aq. NH3 เกด intermediate คอ -amino nitrile

2. -amino nitrile เกด hydrolysis ให amino acid

2. Strecker synthesis

R-C-H

O

NH3

KCNR-CH-CN

NH2H3O

+

R-CH-COOH

NH2

-amino nitrile -amino acid

35

69

+ CN+ OH

R-C-H

O

+ NH3

-H2OR-C-H

OH

NH2

R-C-H

NH

R-C-H

NH

R-C-H

NH

CN

H2O R-C-H

NH2

CN

+ H3O+

R-C-H

NH2

COOH-amino acid

-amino nitrile

∙∙

∙∙

70

CH2CH

O

H2OKCN/NH4Cl

H3O+

NH2

CH2CHCN

CH2CHCOH

O

NH2

phenylacetaldehyde

ตวอยาง

phenylalanine

36

71

ปฏกรยาของกรดอะมโน

1. Reaction with nitrous acidเปนปฏกรยาทใชทดสอบจานวน free amino group

ในสารตวอยาง ทเปนกรดอะมโน

โดยกรดอะมโนทาปฏกรยากบสารละลาย nitrous acid

จะถกเปลยนเปน hydroxyl และ N2

R-CH-C-OHO

NH2

+ N2

HNO2

H2OR-CH-C-OH

O

OH

N2 ทเกดขน = จานวน amino group ในกรดอะมโน

72

ปฏกรยาของ กรดอะมโนกบ ninhydrin จะได

สารประกอบสมวง แอลดไฮด และ แกส

คารบอนไดออกไซด

ปฏกรยานใชหาปรมาณกรดอะมโนไดโดยการวด

ความเขมของส

2. Reaction with ninhydrin

37

73

OHO

OOH

+ 2 + CO2OH

R-C-HO

NH2-CH-C-OHO

R

Purple color

+ N

O

O

O

O

Ninhydrin

∆

74

เปปไทด (Peptides)

ผลตภณฑทเกดจากกรดอะมโนทาปฏกรยากนโดย -COOH

ของ amino acid ตวหนง ทาปฏกรยากบ -NH2 ของอก

โมเลกลหนง

เปปไทดทเกดจาก 2 โมเลกลของกรดอะมโน เรยก dipeptide

เปปไทดทเกดจาก 3 โมเลกลของกรดอะมโน เรยก tripeptide

หลายๆ โมเลกลตอกน เรยก polypeptide นนคอ โปรตน

38

75

พนธะทเกดขน เรยกวา พนธะเอไมด หรอ พนธะเปปไทด

ตวอยาง dipeptide

Alanine (Ala)

+ H2N-CH-COOHCH2OH

Serine (Ser)

Alanylserine (H-Ala-Ser-OH)

H2N-CH-C-OHCH3 O

H2N-CH-C-NH-CH-COOHCH3

O CH2OH

H2O

Peptide bond

C-TerminalN-Terminal

76

ในสายเปปไทดหนงๆ จะมกรดอะมโนทม free amino group (-NH2)

อยทปลายสดดานหนง เรยกวา N-terminal residue

และม free acid group (-COOH) อยทปลายอกดานหนง เรยกวา

C-terminal residue

• สาย polypeptide ประกอบดวย amino acid ทง 20 ชนด เรยงตอกนเปน

อสระ สาย polypeptide จงสามารถมรปแบบทไมเหมอนกนนบหมนชนดได

39

77

การเรยกชอเปปไทด

เรยกชอกรดอะมโนทเปน N-terminal residue กอน

ตามดวยกรดอะมโนถดมาทาง C-terminal และจบ

ดวยกรดอะมโนของ C-terminal residue

กรดอะมโนทลงทายดวย “-ine” ใหแทนดวย “-yl”

ยกเวนกรดอะมโนท C-terminal ใหเรยกชอตามปกต

78

H2N-CH-COOHCH3

H2NCH2COOH + + H2NCH2COOH

Glycine GlycineAlanine

H2NCH2C-NHCHC-NHCH2C-OH

O O

Glycylalanylglycine

CH3O

40

79

โปรตน (Polypeptides)

เปนสารชวโมเลกล ประกอบดวยกรดอะมโนตอกนมากกวา

100 หนวยขนไปเกดเปน polypeptide

มพฤตกรรมเหมอนกรดอะมโน แตโมเลกลใหญกวา ทาให

เกดการเสยสภาพธรรมชาตได (denaturation)

สมบตของโปรตน

– โปรตนบรสทธอยในรปของแขง ลกษณะเปนผลก

– ละลายในตวทาละลายมขว เชน นา กรด เบส เอทานอล

– มสมบต amphoteric และ มคา isoelectric point เฉพาะ

– มสมบต optically active

80

โปรตนทสาคญ

1. keratins พบใน ผม เลบ ผวหนง ขนสตว ม glycine และ alanine

2. Collagen พบในกลามเนอตอเนอง ในกระดก ฟน

ม glycine และ proline

3. Hemoglobin และ myoglobin พบในเลอด

41

81

Denaturationคอ การทโมเลกลของโปรตนเปลยนแปลงสมบตทง

ทางกายภาพ และทางเคม เชน ละลายลดลง หรอ

ตกตะกอน หรอ สญเสยชวกจกรรม เพราะเกดการ

คลายตวของสายโซโพลเปปไทด โดยทพนธะเปปไทด

ไมถกทาลาย

การทโมเลกลของโปรตนทเสยสภาพ

สามารถผนกลบได เรยก “renaturation”

สาเหตของ Denaturation เชน ความรอน ตวทาละลาย

การเปลยน pH แคตไอออน แอนไอออน

เกลอโลหะหนก และรงส UV

เคมอนทรย 01403221

ลพด (Lipids)

โครงการจดตงภาควชาเคม

คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขต

กาแพงแสน

01403221-59

42

83

เปนสารชวโมเลกลทไมเปน polymer ไมละลายนาเนองจากโครงสรางของ lipids ประกอบดวย nonpolar covalent bonds เปนสวนมาก ละลายในตวทาละลาย อนทรย เชน อเทอร คลอโรฟอรม

จาแนกลพดตามสมบตทางกายภาพ

โครงสรางของลพดแตกตางกนมาก เชน

ลพด (Lipids)

CHOCR2

CH2OCR3

O

OCH2OCR1

O

Triacylglycerols หรอ triglycerides progesterone

84

หนาทของลพด

1. เปนโครงสรางของเยอเซลล

2. เปนสารทใชในการสะสมพลงงานในรางกาย

และเปนแหลงพลงงาน (1 กรมใหพลงงาน 9 kcal.)

3. ปองกนอวยวะตาง ๆ ในรางกาย

4. เปนสวนประกอบของผนงเซลลแบคทเรย

และพชชนสง

43

85

ชนดของลพด

ไตรเอซลกลเซอรอล (triacylglycerols หรอ triglycerides)

ไข (Wax)

ฟอสโฟลพด

เทอรพน

สเตอรอยด

โพรสตาแกลนดน

และองคประกอบสาคญของไขมนคอ กรดไขมน (fatty acids)

86

กรดไขมน (Fatty acids)

เปนกรดอนทรยทมคารบอนตอกนเปนโซยาวตงแต

12 อะตอมขนไป

สตรทวไป

เปนองคประกอบทสาคญในลพดเกอบทกชนด

แตกตางกนทขนาดของโซและชนดของพนธะ

ระหวาง C – C

RCOH

O

44

87

ชนดของกรดไขมน1. กรดไขมนอมตว (saturated fatty acids)

คารบอนตอกนดวยพนธะเดยวเทานน

2. กรดไขมนไมอมตว (unsaturated fatty acids)

คารบอนตอกนดวยพนธะเดยวและมพนธะคอยางนอย 1 พนธะ

88

ตวอยาง saturated fatty acids

สวนมากมจานวนคารบอนเปนเลขค

lauric acid (C12) CH3(CH2)10COOH

palmitic acid (C16) CH3(CH2)14COOH

stearic acid (C18) CH3(CH2)16COOH

ตวอยาง กรดไขมนไมอมตว

Oleic acid (C18) CH3(CH2)7CHCH(CH2)7COOHLinoleic acid (C18)

CH3(CH2)4CH CHCH2CH CH(CH2)6CH2COOH

45

89

พนธะคใน fatty acid สวนใหญจะม configuration เปน cis- หรอ (Z)- เชน

Oleic acid หรอ (Z) -9-octadecenoic acid

CH3(CH2)7 (CH2)7COOH

C = C

H H

กรดไขมนบางชนดจะม configuration เปนแบบ trans-

90

ไตรเอซลกลเซอรอล (Triacylglycerols, triacylglycerides, triglycerides)

เปนเอสเตอรทพบในไขมนสตวและนามนพช

- จากสตว เชน นานม ครม เนย เนยเทยม นามนหม

- จากพช เชน นามนมะพราว นามนถว นามนราขาว

ขาวโพด

46

91

triglyceride อาจเกดจากกรดไขมน 3 โมเลกล ทเหมอนกน

หรอตางกนกได

ถากรดไขมนเหมอนกน 3 โมเลกลเรยกวา

simple triglycerides

ถากรดไขมนไมเหมอนกน เรยกวา mixed triglycerides

Triglycerides เมอเกด hydrolysis อาจจะให

saturated หรอ unsaturated fatty acids กได ขนกบชนด

ของกรดไขมน

92

Triacylglycerols

เอสเตอรจากกรดไขมน 3 หนวย กบ กลเซอรอล 1 หนวย

CH2OCR1

O

CHOCR2

O

CH2OCR3

O

R1 C OHO

R2 C OHO

R3 C OHO

HO CH2

HO CH2

HO CH2

+

Fatty acids glycerol Triglycerol

47

93

เชน

94

สมบตทางกายภาพของ triglycerides

ขนกบ fatty acid ทเปนองคประกอบ

1. จดหลอมเหลว

- m.p. เพมขน เมอจานวนคารบอนเพมขน

- m.p. ลดลงเมอจานวน unsaturated เพมขน

48

95

กรดไขมน จานวน C จานวนพนธะค m.p.(C)

Palmitic 16 - 63.1

Stearic 18 - 69.6

Oleic 18 1 13.4

Linoleic 18 2 -5

Linolenic 18 3 -11

จดหลอมเหลวของกรดไขมน

96

2. การละลายนา

- กรดไขมนในไตรกลเซอไรด มขนาดโมเลกลใหญ

ไมละลายนา

- แตถาอยในรปของเกลอ Na, K ของกรดไขมน เชน สบ ละลายนาได

3. ไอโซเมอร

ไตรกลเซอไรดทเกดจาก fatty acid ทมพนธะคม

2 isomers คอ cis-, trans- isomer

49

97

ปฏกรยา1. Saponification (alkaline hydrolysis)

ไฮโดรไลซไตรกลเซอไรดดวยเบส เชน NaOH, KO

ไดกลเซอรอล และ เกลอของกรดไขมน (สบ)

CH2OCRO

CHOCRO

CH2OCRO

+ 3 NaOH

CH2OH

CHOH

CH2OH

+ 3 RCOONa(สบ)

98

การคานวณขนาดของกรดไขมน ดจาก

saponification value ซงคานวณจาก จานวนมลลกรม

ของ KOH ททาปฏกรยาพอดกบไขมนหรอนามน

1 กรม

คาสง แสดงวา กรดไขมนมขนาดเลก

50

99

2. Hydrogenation

unsaturated triglyceride ทาปฏกรยากบ H2 โดยมโลหะ เชน

Ni เปนตวเรงปฏกรยา

ประโยชน ใชในการทาให m.p. ของนามนสงขน หรอ การ

ทานามนพชใหแขง H2/Ni

CH2-O-C(CH2)7CH=CH(CH2)7CH3

CH OCH2

saturated triglyceride

CH2-O-C(CH2)7CH2CH2(CH2)7CH3

CH OCH2

100

3. Addition of halogen

ไตรกลเซอไรดทาปฏกรยากบ halogen ได dihalide

I2

HgCl2CH2-O-C(CH2)7CH=CH(CH2)7CH3

OCH

CH2-O-C(CH2)7CHCH(CH2)7CH3

OCH I

I

CH2

CH2

51

101

-ปฏกรยาระหวาง unsaturated triglyceride กบ

iodine ทาใหทราบจานวนพนธะคได โดยดจาก

ปรมาณของ iodine ททาปฏกรยาไป โดยแสดง

เปนคา iodine number

Iodine number = จานวนกรมของ iodine ททา

ปฏกรยาพอดกบนามน หรอ ไขมน 100 กรม

คา iodine number สง แสดงวาม unsaturated fatty

acid มาก

102

4.Reduction to alcohols

triglycerides ทาปฏกรยากบ H2 ทอณหภมสง และ

ความดนสง โดยม copper chromite (CuCr2O4) เปน

คะตะลสต ทาใหเกดการแตกพนธะในโมเลกลได

glycerol และ alcohol

CH2OCC11H23

O

CHOCC11H23

O

CH2OCC11H23

O

H2/CuCr2O4

pressure,

CH2OH

CHOH

CH2OH

+ 3 C12H25OH

52

103

5.Rancidity

การมกลนหนของไขมน และนามน เกดจาก

unsaturated fatty acid ทมนาหนกโมเลกลตา

ถก oxidized ไดในอากาศเกดเปน volatile aldehyde,

ketone และ acid ซงมกลนเหมน

การปองกน ใหใสสารจาพวก antioxidants

104

ไข (Waxes)

เปนเอสเตอรทเกดจาก carboxylic acid (กรดไขมน) กบ

alcohol ซงมจานวนคารบอนอยางละ 16-34 อะตอม

สตวและพชสามารถสราง Wax ได เชน พบทใบ กง

ลาตนของพช ทาหนาทปองกนการระเหยของนา

สมบตของไข แขง เปราะ ไมมนเทา fats

ประโยชน ใชเปนสารขดเงา ทาเครองสาอาง

และใชทายาตางๆ