สารอินทรีย์

สารอินทรีย์เป็นสารที่มีธาตุ  C , H , O , N , P , S   เป็นองค์ประกอบ ที่พบในสิ่งมีชีวิต เรียกว่า สารชีวโมเลกุล (biological  molecule) C + H  =  hydrocarbon หมู่ฟังก์ชัน (functional  group)  คือ หมู่อะตอมหรือกลุ่มอะตอมของธาตุที่แสดงสมบัติเฉพาะของสารอินทรีย์ชนิดหนึ่ง เช่น CH₃OH (เมทานอล) CH₃CH₂OH (เอทานอล) ซึ่งต้องเป็นสารอินทรีย์พวกแอลกอฮอล์ เพราะสารแต่ละชนิดต่างก็มีหมู่ -OH เป็นองค์ประกอบ แสดงหมู่ -OH เป็นหมู่ฟังก์ชันของแอลกอฮอล์

คาร์โบไฮเดรต  (Carbohydrate)

    คาร์โบไฮเดรต  หมายถึง "คาร์บอนที่อิ่มตัวด้วยน้ำ" ประกอบด้วย  C , H , O โดยอัตราส่วนของ  C : H : O  =  1 : 2 : 1 (โดยปริมาตร) เป็นสารอินทรีย์ที่หมู่คาร์บอกซาลดีไฮด์ (-CHO)  และหมู่ไฮดรอกซิล (-OH)  หรือหมู่คาร์บอนิล (-CO)  และหมู่ไฮดรอกซิล (-OH) เป็นหมู่ฟังก์ชัน

ประเภทของคาร์โบไฮเดรต

              1.  คาร์โบไฮเดรตจำแนกตามสมบัติทางกายภาพและทางเคมี ได้ 2 พวก คือ 

                  -พวกที่เป็นน้ำตาล

          -พวกที่ไม่ใช่น้ำตาล

              2.  คาร์โบไฮเดรตจำแนกตามขนาดของโมเลกุล   สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท คือ

           - มอนอแซ็กคาไรด์ (Monosaccharide)

           - โอลิโกแซ็กคาไรด์ (Oligosaccharide)

           - พอลิแซ็กคาไรด์ (Polysaccharide)
ตาราง  ชนิดของน้ำตาลตามจำนวนคาร์บอนของ monosaccharide

Monosaccharide

           น้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว ได้แก่  กลูโคส  ฟรุคโตส  และกาแลคโตส มีสูตรโครงสร้างอย่างง่าย คือ (CH2O) n  เมื่อ  n คือ จำนวนอะตอมของ C ซึ่งอาจ เป็น  3 - 7  (สูตรโครงสร้างเหมือนกัน  แต่สูตรโมเลกุลต่างกัน) ตัวอย่างเช่น กลูโคส มีโครงสร้างเป็นทั้งสายยาว หรือวงแหวน และมี 2 configuration คือ แบบ     หรือ    configuration  พันธะที่เชื่อมระหว่างน้ำตาล  2 โมเลกุลเรียก glycosidic เช่น ถ้าเชื่อมระหว่าง  glucose  2 โมเลกุล จะเรียกว่า    1 - 4 linkage  และเชื่อมระหว่าง  glucose จะเรียกว่า   linkage นอกจากนี้น้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวที่มีหมู่ อยู่ปลายสาย จะเรียกว่า Aldose และไม่อยู่ปลายสายเรียกว่า ketose และการเป็น isomer กันก็ทำให้เกิดน้ำตาลคนละชนิด เช่น กลูโคส กับ แกแลคโตส ดังนั้น น้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวจึงมีความหลากหลายชนิด

disaccharide

          - ประกอบด้วย 2 monosaccharide เชื่อมด้วย glycosidic bond แล้วเสียน้ำ (dehydration) ไป 1 โมเลกุล

          - มีสูตรโครงสร้าง  คือ C₁₂H₂₂O₁₁ เช่น ซูโครส (กลูโคส + ฟรุกโทส) , มอลโทส (กลูโคส + กลูโคส) , แลคโทส (กลูโคส + แกแลคโทส)

          - ถ้ามีน้ำตาล monomer ตั้งแต่ 3 - 15 โมเลกุล เรียกว่า oligosaccharide

Polysaccharide

          1. ประกอบด้วย monosaccharide จำนวนมากเป็นหลายพันโมเลกุล ได้แก่ พวกแป้ง (อาหารสะสมในพืช) glycogen (ในสัตว์) และ cellulose (ส่วนประกอบของผนังเซลล์)

         2. แป้ง : ประกอบด้วย glucose ต่อกันเป็นจำนวนมากด้วยพันธะ  ถ้าต่อกันแบบเป็นสายยาวไม่มีกิ่งก้านเรียก amylose มีประมาณ 20% และถ้าต่อกันเป็นกิ่งก้านเรียก amylopectin มีประมาณ 80%

           3. เซลลูโลส : ประกอบด้วย glucose ที่ต่อกันเป็นสายยาวด้วยพันธะ หลังจากนั้นแต่ละเส้นใยเซลลูโลสมาเรียงขนานกันจับกันด้วย H - bond อยู่รวมกันเป็น microfibril ซึ่งหลายmicrofibril จะรวมกันเป็น fibril ร่างกายมนุษย์ไม่สามารถย่อยเซลลูโลสได้ เพราไม่มี enzyme ที่ทำลายพันธะที่เชื่อมระหว่างโมเลกุลน้ำตาลทั้งสอง ( - linkage) ในวัวสามารถย่อยเซลลูโลสได้เนื่องจากมีแบคทีเรียบางชนิดย่อยสลายเซลลูโลสได้

           4. ไคทิน : พบในแมลง กุ้ง ปู และราคล้ายกับเซลลูโลสแต่มีหมู่ N จับอยู่ที่น้ำตาล นั่นคือเป็นpolymer ของ amino sugar

โปรตีน(Protein)

  โปรตีน มีหน้าที่หลายอย่าง เป็น enzyme เร่งปฏิกิริยาเคมี เป็นโปรตีนโครงสร้าง เช่นพวก collagen , elastin , keratin เป็นตัวขนส่ง ทำหน้าที่ขนส่งสาร เช่น hemoglobin หรือ เป็นตัวขนส่ง (transporter) ที่ cellmembrane เป็นฮอร์โมน เช่น insulin เกี่ยวข้องกับภูมิคุ้มกัน เช่น เป็น antibody

หน่วยย่อยของโปรตีน

        คือ กรดอะมิโน ซึ่งประกอบด้วยหมู่ carboxyl หมู่ NH2 และหมู่ R แบ่งกรดอะมิโนเป็น 5 กลุ่มตามโครงสร้างทางเคมีของหมู่ R 

         -แต่ละกรดอะมิโนจะมาเชื่อมต่อกันเป็นสายยาวด้วย peptide bond ซึ่งเรียกว่า polypeptide โดยสายpolypeptide จะมีปลายด้านหนึ่งเป็นหมู่ NH2 และปลายอีกด้านหนึ่งเป็นหมู่ COOH 

         -กรดอะมิโนมีประมาณ 20 ชนิด ดังนั้นการจัดเรียงตัวของกรดอะมิโนที่แตกต่างกันมาก จึงก่อให้เกิดความหลากหลายของชนิดโปรตีน และทำหน้าที่ที่แตกต่างกัน 

         -กรดอะมิโนที่ร่างกายไม่สามารถสังเคราะห์ได้เอง จะได้จากอาหารเท่านั้น เรียกว่า กรดอะมิโนที่จำเป็น (essential amino acid) และ

         -กรดอะมิโนที่ร่างกายสังเคราะห์เองได้ เรียกว่า กรดอะมิโนที่ไม่จำเป็น (non essential amino acid)

โครงสร้างของโปรตีน มี 4 ระดับ

               1. primary structure การเรียงลำดับของกรดอะมิโนในสาย polypeptide

               2. secondary structure มีการสร้าง H-bond ระหว่างกรดอะมิโนทำให้มีการขดเป็น helix หรือพับทบไปทบมาเป็น sheet

               3. tertiary structure หมายถึงโครงรูปของสาย polypeptide ทั้งสายซึ่งประกอบด้วย secondarystructure หลายสายรวมกัน โดยเกิดพันธะต่าง ๆ ภายในสาย secondary structure ได้แก่ พันธะ ionic ,hydrogen และ hydrophobic เป็นต้น

               4. quaternary structure แต่ละ polypeptide มาอยู่รวมกันเพื่อทำหน้าทีี่เช่น hemoglobin ประกอบด้วยสาย polypeptide ชนิด  a และ b อย่างละ 2 สายมาอยู่รวมกัน

ลิพิด  (Lipid)

               เป็นสารชีวโมเลกุลกลุ่มเดียวที่ไม่เป็น polymer  มีคุณลักษณะเฉพาะตัวคือไม่ชอบน้ำ (hydrophobic) เนื่องจากมีคุณสมบัติที่ไม่เป็นขั้ว (น้ำเป็นโมเลกุลที่มีขั้ว) ดังนั้น lipids จึงไม่สามารถละลายในน้ำได้ แม้ว่า lipids จะไม่เป็น polymer แต่ไขมันเองก็เป็นสารที่มีขนาดใหญ่ Lipids ได้แก่ ไขมัน (fat, oil, wax), phospholipids และ steroids

การแบ่งประเภทลิพิด (lipid) ทางเคมี

        1.  ลิพิดเชิงเดี่ยว (simple lipid)

        2.  ลิพิดเชิงซ้อน (compound lipid)

        3.  อนุพันธ์ลิพิด (derived lipid)

ลิพิดเชิงเดี่ยว (simple lipid)

         1.  ลิพิดธรรมดา (simple lipid) เป็นเอสเทอร์ของกรดไขมันกับแอลกอฮอล์ชนิดต่างๆ

         2.  ถ้าแอลกอฮอล์นั้นคือ กลีเซอรีน จะได้สารประกอบพวกไขมันหรือน้ำมัน (fat หรือ oil) บางทีก็เรียก นิวทรัลลิพิด (neutral lipid) หรือไตรกลีเซอไรด์

         3.  ถ้าเป็นแอลกอฮอล์ชนิดอื่นที่ไม่ใช่กลีเซอรีน จะเป็นสารประกอบพวกขี้ผึ้ง wax

         4.  แต่ละครั้งที่กรดไขมันรวมตัวกับกลีเซอรอล จะมีการเสียน้ำออกมา 1 โมเลกุล เรียก ปฏิกิริยานี้ว่า ดีไฮเดรชั่น (dehydration)

         5.  เรียกนิวทรัลลิพิดว่า มอโนกลีเซอไรด์ (monoglyceride)

         6.  ไดกลีเซอไรด์ (diglyceride) และไตรกลีเซอไรด์ (triglyceride) แล้วแต่ว่ามีกรดไขมันเกาะอยู่กับกลีเซอรอล 1, 2 หรือ 3 โมเลกุล ตามลำดับ

ลิพิดเชิงซ้อน (compound lipid)

         ไกลโคลิพิด (glycolipid) เป็นลิพิดที่มีคาร์โบไฮเดรตเป็นองค์ประกอบอยู่ด้วย ลิพิดชนิดนี้พบที่ อวัยวะหลายแห่ง เช่น สมอง ไต ตับ ม้าม

         ลิโพโปรตีน (lipoprotein) เป็นไขมันที่มีโปรตีน หรือกรดอะมิโนเป็นองค์ประกอบร่วม เป็นส่วนประกอบของเยื่อหุ้มเซลล์

         Phospholipids

             -โครงสร้างคล้ายไขมัน (fat) แต่มีกรดไขมันเพียง 2 ตัวที่ต่อกับ glycerol

             -หมู่ hydroxyl อีกหนึ่งหมู่ของ glycerol ต่อกับหมู่ฟอสเฟต ซึ่งอาจมีหมู่เล็ก ๆ ต่อกับหมู่ฟอสเฟต

             -มีคุณสมบัติ หาง (tail) ไม่ชอบน้ำ (hydrophobic) เนื่องมาจากคุณสมบัติของกรดไขมัน และ

             -หัว (head) ชอบน้ำ (hydrophllic) เนื่องมาจากคุณสมบัติของหมู่ฟอสเฟตและหมู่ที่มาเกาะกับฟอสเฟต

อนุพันธ์ลิพิด (derived lipid)

         -อนุพันธ์ลิพิด (derived lipid) เป็นลิพิดที่ได้มาจากลิพิด 2 ชนิดแรกที่กล่าวมาแล้ว เช่น กรดไขมัน ซึ่งได้จากปฏิกิริยาไฮโดรลิซิส นอกจากนี้ยังรวมถึงสเตียรอยด์ ซึ่งเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่ไม่ใช่ลิพิด แต่เนื่องจากมีสมบัติคล้ายลิพิด จึงถูกจัดไว้ในกลุ่มลิพิด

         -สารประกอบสเตียรอยด์เป็นอนุพันธ์ของไซโคลเพนทาโนเพอร์ไฮโดรฟีแนนทรีน นิวเคลียส (cyclopentanoperhydro phenanthrene nucleus) ซึ่งมีสูตรโครงสร้างแตกต่างไปจากพวกลิพิด คือคาร์บอนของ สเตียรอยด์ เรียงกันเป็นวง 4 วงและอาจมีคาร์บอนต่อเป็นแขนงออกไปอีก แล้วแต่จะเป็นสเตียรอยด์ชนิดใด

         -สเตียรอยด์มีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิต เช่น ฮอร์โมนที่สร้างจากรังไข่ อัณฑะ และต่อมต่างๆ เช่น ต่อมหมวกไต คอเลสเทอรอล (cholesterol) ซึ่งมีในสัตว์แต่ไม่มีในพืชเป็นสเตียรอยด์ที่เชื่อกันว่าทำให้เส้นเลือดอุดตัน สเตียรอยด์ที่สำคัญอีกตัวหนึ่ง คือเออร์โกสเตียรอล (ergosterol) ซึ่งร่างกายใช้สังเคราะห์วิตามินดี

กรดนิวคลีอิก  (Nucleic  acid)

    กรดนิวคลีอิก (nucleic acid) เป็นโพลิเมอร์ของนิวคลีโอไทด์ ที่ต่อกันด้วยพันธะฟอสโฟไดเอสเทอร์ ( phosphodiester bond ) โดยที่หมู่ของฟอสเฟตที่เป็นส่วนประกอบของพันธะจะเชื่อมโยงระหว่างหมู่ ไฮดรอกซิลที่ตำแหน่ง 5' ของนิวคลีโอไทด์โมเลกุลหนึ่งกับหมู่ไฮดรอกซิลที่ตำแหน่ง 3'ในโมเลกุลถัดไป จึงทำให้นิวคลีโอไทด์มีโครงสร้างของสันหลัง ( backbone ) เป็นฟอสเฟตกับน้ำตาลและมีแขนงข้างเป็นเบส อาจจำแนกได้เป็น DNA และ RNA

DNA

DNA (deoxyribonucleic acid) พบในนิวเคลียสของเซลล์ เป็นสารพันธุกรรม ในธรรมชาติส่วนใหญ่มักอยู่ในรูปเกลียวคู่ (Double standed DNA) DNA ที่อยู่ในเซลล์มีจำนวนมากมักมีโครโมโซมเรียงตัวกันเป็นคู่หรือดิพลอยด์

ขนาดและรูปร่าง

รูปร่างของ DNA ในสิ่งมีชีวิตแต่ละประเภทแตกต่างกัน เช่น เซลล์โพรคาริโอต ไวรัส แบคทีเรีย รวมทั้งคลอโรพลาสต์และไมโตคอนเดรีย ที่มี DNA เป็นวงแหวนเกลียวคู่ ส่วนในยูคาริโอต มี 2 ชนิด คือ ชนิดที่อยู่ในนิวเคลียส เรียก nuclear DNA อยู่ในรูปเกลียวคู่ปลายเปิด และชนิดที่อยู่ในไมโตคอนเดรียเรียก Mitochondrial DNA มีลักษณะเป็นวงแหวนเกลียวคู่ และขดตัวเป็นเกลียวคู่ยิ่งยวด ในพืชพบ DNA ทั้งในนิวเคลียสและคลอโรพลาสต์

RNA

RNA (ribonucleic acid} พบในนิวเคลียสและไซโตพลาสซึมของสิ่งมีชีวิต มีหน้าที่คือ รับข้อมูลทางพันธุกรรมจาก DNA เพื่อนำไปในสังเคราะห์โปรตีนรวมทั้งเอนไซม์และฮอร์โมนต่างๆ ภายในเซลล์ เป็นโพลีนิวคลีโทไทด์ที่ประกอบด้วย ไรโบนิวคลีโอไทด์หลายๆ หน่วยมาต่อกันด้วยพันธะ 3',5'- ฟอสโฟไดเอสเทอร์ ขนาดของ RNA สั้นกว่าโมเลกุลของ DNA มาก RNA ที่พบส่วนมากในเซลล์ส่วนใหญ่เป็นชนิดสายเดี่ยว ( singele standed RNA ) เฉพาะในไวรัสบางชนิดเท่านั้นที่อาจพบ RNA สายคู่ สายกรดนิวคลีอิกสามารถพันกันเป็นเกลียวโดยเฉพาะสำหรับดีเอ็นเอ สายทั้งสองเกาะกันอยู่ด้วยคู่เบสที่เฉพาะเจาะจง คือ อะนีดีนกับยูราซีน และ กวานีนกับไซโตซิน

วิตามิน  (vitamin)

วัตถุประสงค์ของการใช้วิตามิน

- ให้เพื่อเสริม เป็นการให้วิตามินบางชนิดเสริมบางสภาวะที่ร่างกายมีความต้องการวิตามินและเกลือแร่มากกว่าปกติ เช่น หญิงตั้งครรภ์ และ ระหว่างให้นมบุตรจะมีความต้องการสารอาหารเพิ่มขึ้น

- ให้เพื่อป้องกันการขาด เป็นอาหารเสริมในคนที่มีความเสี่ยงต่อภาวะขาด เช่น เด็กแรกเกิด หรือผู้ป่วยโรคเรื้อรัง

- ให้เพื่อการรักษา ให้กับผู้ป่วยที่แสดงอาการขาด

- ให้เพื่อหวังผลทางเภสัชวิทยา วิตามินขนาดสูงๆจะถูกนำมาใช้ในการรักษาโรคต่างๆได้

หน้าที่ของวิตามิน

หน้าที่ของวิตามินโดยทั่วไป มีดั้งนี้

ช่วยให้อวัยวะต่างๆ ทำงานตามปกติ

ช่วยป้องกันและต้านทานโรค

ช่วยส่งเสริมการเจริญเติบโต

ทำหน้าที่เป็นเอนไซม์ หรือร่วมกับเอนไซม์ในการช่วยเร่งปฏิกิริยาเคมีในร่างกาย

ชนิดของวิตามิน

แบ่งตามคุณสมบัติในการละลายน้ำ แบ่งได้เป็น 2 กลุ่ม คือ

วิตามินที่ละลายในน้ำ (Water soluble vitamins )

วิตามินที่ละลายในไขมัน (Fat soluble vitamins )

Water soluble vitamins

วิตามินบี 1              (Thiamine)

วิตามินบี 2              (Riboflavin)

วิตามินบี 3              (Niacin)

วิตามินบี 5              (Pantothenic acid)

วิตามินบี 6              (Pyridoxine)

วิตามินบี 9 , เอ็ม    (Folic acid)

วิตามินบี 12            (Cobalamin)

วิตามินบี 15            (Pangamic acid)

วิตามินบี 17            (Amygdalin หรือ Laetrille)

วิตามินซี                (Ascorbic acid)

วิตามินพี                 (Bioflavonoids)

วิตามินเอช             (Biotin)

Fat soluble vitamins

วิตามินเอ                (Retinol)

วิตามินดี                (Cholecalciferol)

วิตามินอี                (Tocopherol) 

วิตามินเอฟ            

วิตามินเค               

แคโรทีน               

เทารีน