Saturday, April 16, 2011

เมตาบอลิซึม (METABOLISM)

เมตาบอลิซึม (METABOLISM)
เมตาบอลิซึม คือกระบวนการที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ ซึ่งสามารถจำแนกออกเป็น 2 ประเภท ได้ดังนี้
1.กระบวนการสังเคราะห์พลังงานจากอาหารที่เรารับประทานเข้าไป เช่น สังเคราะห์เอากรดอะมิโนกับกลูโคส จากคาร์โบไฮเดรต ซึ่งปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์นี้เรียกว่า ปฎิกิริยาอะนาบอลิก โดยมีจะมีการสร้างโมเลกุลใหญ่ๆขึ้นมา เช่น โปรตีนกับไกลโคเจน แล้วนำไปเก็บไว้ที่ตับและกล้ามเนื้อต่างๆ (เก็บสำรองไว้)
2.กระบวนการสลาย คือการสลายโมเลกุลใหญ่ในข้อ 1 ที่เก็บสำรองไว้นั้น ให้ไปเป็นโมเลกุลเล็ก เพื่อนำไปใช้เป็นพลังงานได้ทันที พลังงานที่ว่านี้ก็คือเรี่ยวแรงที่นำไปใช้ในการออกกำลังกาย ยืน เดิน นั่ง ต่างๆนั่นเอง หมายความว่า มีการสำรองไว้ตามข้อ 1 ก่อน จากนั้น เมื่อไรที่ร่างกายต้องการใช้ ก็จะเข้าสู่ข้อ 2. คือสลายของที่ได้จากข้อ 1. เพื่อนำมาเป็น
เมื่อกล่าวถึงเมแทบอลิซึม (metabolism) ทุกคนก็คงจะทราบว่า “เมแทบอลิซึม คือ ปฏิกิริยาเคมีที่เร่งโดยเอนไซม์เพื่อเปลี่ยนพลังงานและสสารที่ร่างกายรับมาจากสิ่งแวดล้อมมาใช้ในการดำรงชีพ” แต่บางคนก็คงจะกำลังสงสัยว่าเมแทบอลิซึมกับไฟฟ้าเคมี (electrochemistry) สัมพันธ์กันอย่างไร

ในความเป็นจริงแล้วปฏิกิริยาเคมีสำคัญๆ ที่เกิดในกระบวนการเมแทบอลิซึมนั้น ส่วนใหญ่จะเป็นปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับการให้และการรับอิเล็กตรอน หรือออกซิเดชัน-รีดักชัน (oxidation-reduction reaction) ซึ่งเป็นหลักการที่สำคัญในไฟฟ้าเคมี มาถึงขั้นนี้หลายๆ คนอาจจะพอมองออกแล้วว่า ไฟฟ้าเคมีกับเมแทบอลิซึมสัมพันธ์กันอย่างไร ซึ่งเราจะได้ศึกษาในรายละเอียดกันต่อไป


หลักการของเมแทบอลิซึม คือ การนำเอาสารอาหารและพลังงานแสงมาเปลี่ยนให้เป็นปัจจัยที่สำคัญ ซึ่งมี 3 อย่าง ได้แก่
1. พลังงานชีวเคมี (biochemical energy) สารชีวเคมีที่สำคัญที่สุด ในกระบวนเมแทบอลิซึม ก็คือ adenosine 5'-triphosphate หรือ ATP เมื่อแตกสลายเป็น adenosine 5'diphosphate (ADP) และฟอสเฟต (Pi) แล้วจะให้พลังงานจำนวนมาก ซึ่งพลังงานนี้จะถูกใช้ในการผลักดันให้ปฏิกิริยาที่ไม่สามารถเกิดขึ้นได้เอง สามารถเกิดขึ้นได้ เช่น ปฏิกิริยาการรวมตัวเพื่อสร้างโมเลกุล เป็นต้น
2. อิเล็กตรอน (electrons) สารชีวเคมีที่สามารถรับและถ่ายอิเล็กตรอนได้ในเมแทบอลิซึม คือ
nicotinamide adenine dinucleotide หรือ NAD+ เมื่อรับอิเล็กตรอนแล้วจะอยู่ในสภาพรีดิวซ์ (NADH) เมื่อถ่ายอิเล็กตรอนแล้ว ก็จะกลับไปอยู่ในสภาพออกซิไดซ์ (NAD+) ได้เหมือนเดิม
nicotinamide adenine dinucleotide phosphate หรือ NADP+ เมื่อรับอิเล็กตรอนแล้วจะอยู่ในสภาพรีดิวซ์ (NADPH) เมื่อถ่ายอิเล็กตรอนแล้ว ก็จะกลับไปอยู่ในสภาพออกซิไดซ์ (NADP+) ได้เหมือนเดิม
flavin adenine dinucleotide หรือ FAD เมื่อรับอิเล็กตรอนแล้วจะอยู่ในสภาพรีดิวซ์ (FADH2) เมื่อถ่ายอิเล็กตรอนแล้ว ก็จะกลับไปอยู่ในสภาพออกซิไดซ์ (FAD) ได้เหมือนเดิม
ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับการรับและถ่ายโอนอิเล็กตรอน เราเรียกว่าเป็นปฏิกิริยา oxido – reduction หรือปฏิกิริยารีดอกซ์ (redox reaction) ซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่สำคัญในไฟฟ้าเคมี ซึ่งสารนำอิเล็กตรอนเหล่านี้มีประโยชน์ต่อเมแทบอลิซึมมาก เพราะ
ปฏิกิริยาจำนวนมากในเมแทบอลิซึมเป็นปฏิกิริยาออกซิเดชัน – รีดักชัน
ปฏิกิริยาออกซิเดชัน – รีดักชันบางชนิดให้พลังงานชีวเคมีเพื่อสร้างสาร ATP ได้
3. สารต้นตอสำหรับกระบวนการชีวสังเคราะห์สังเคราะห์ (biosynthetic precursor) ได้แก่สารที่มีโครงสร้างง่ายๆ นับตั้งแต่คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) แอมโมเนีย (NH3) อะซิเตต (CH3COO-) รวมไปถึงกลูโคสและกรดอะมิโนที่ร่างกายได้จากการย่อยสลายอาหาร

No comments: