9 อก 7 เมทาบอลิซึม

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จลุ ชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ บทที่ 7 เมทาบอลิซึม เนื้อหา 1. เมทาบอลซิ มึ (Metabolism) 1.1 ปฏกิ ริ ยิ าออกซเิ ดชนั ่ และรดี กั ชนั ่ (Oxidation – Reduction) 1.2 พลงั งานเอทพี ี (Adenosine triphosphate, ATP) 2. เอน็ ไซม์ 2.1 คณุ ลกั ษณะของเอน็ ไซม์ 2.2 โครงสรา้ งเอน็ ไซม์ 2.3 การตงั้ ชอ่ื เอน็ ไซม์ 2.4 ประเภทของเอน็ ไซม์ 2.5 กลไกการทางานของเอน็ ไซม์ 2.6 ปจั จยั การทางานของเอน็ ไซม์ 2.7 การเสยี สภาพของเอน็ ไซม์ 2.8 การควบคมุ การทางานของเอน็ ไซม์ 3. แคทาบอลซิ มึ (Catabolism) 3.1 แคทาบอลซิ มึ คารโ์ บไฮเดรต 3.2 แคทาบอลซิ มึ โปรตนี (Protein catabolism) 3.3 แคทาบอลซิ มึ ไขมนั (Lipid catabolism) 4. แอนนาบอลซิ มึ (Biosynthesis) 4.1 การสงั เคราะหค์ ารโ์ บไฮเดรท (Carbohydrate biosynthesis) 4.2 การสงั เคราะหโ์ ปรตนี (Protein biosynthesis) 4.3 การสงั เคราะหไ์ ขมนั (Lipid biosynthesis) 4.4 การสงั เคราะหก์ รดนิวคลอี คิ (Nucleic acid biosynthesis) 5. การทางานรว่ มกนั ของปฏกิ ริ ยิ าเมทาบอลซิ มึ 6. สรุป 101

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จลุ ชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ บทที่ 7 เมทาบอลิซึม 1. เมทาบอลิซึม (Metabolism) เมทาบอลซิ มึ มาจากภาษากรกี คาวา่ Metaballein แปลวา่ การเปลย่ี นแปลง ซง่ึ หมายถงึ ปฏกิ ริ ยิ าเคมแี ละการทางานต่างๆ ภายในเซลล์ (ภาพท่ี 7-1) คอื ภาพท่ี 7-1 แบบแผนเมทาบอลซิ มึ ภายในเซลล์ ที่มา: Cowan (2012) เมทาบอลซิ มึ จะประกอบดว้ ยปฏกิ ริ ยิ าเคมี 2 รปู แบบคอื ปฏกิ ริ ยิ าแคทาบอลซิ มึ (Catabolism) และปฏกิ ริ ยิ าแอนนาบอลซิ มึ (Anabolism) (ภาพท่ี 7-2) ภาพที่ 7-2 เมทาบอลซิ มึ ท่ีมา: Black (2002) 102

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จลุ ชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ ปฏกิ ริ ยิ าแคทาบอลซิ มึ หรอื ปฏกิ ริ ยิ าการยอ่ ย เป็นปฏกิ ริ ยิ าทส่ี ลายสารอนิ ทรยี โ์ มเลกุลใหญ่ ให้เป็นสารโมเลกุลเล็กลง มีการให้พลังงานเอทีพี (ATP) เช่น การย่อยน้าตาลให้เป็น คารบ์ อนไดออกไซดก์ บั น้า ปฏกิ ริ ิยาแอนาบอลซิ มึ หรือปฏกิ ิรยิ าการสร้าง (Biosynthesis) เป็นปฏกิ ริ ยิ าการนาสาร โมเลกุลเล็กๆ มาสร้างเป็นสารอินทรีย์โมเลกุลขนาดใหญ่ และมีการใช้พลังงานเอทีพี เช่น กระบวนการสงั เคราะหโ์ ปรตนี จากกรดอะมโิ น กระบวนการสงั เคราะหส์ ารชวี โมเลกลุ (Biosynthesis) เพอ่ื ใชใ้ นการเจรญิ เตบิ โตของเซลล์ 1.1 พลงั งานเอทีพี (Adenosine triphosphate, ATP) สารอะดีโนซนี ไตรฟอสเฟต หรอื เอทีพี (Adenosine triphosphate, ATP) เป็นสารให้ พลงั งานสงู เป็นพลงั งานทใ่ี ช้ในเซลล์ การปล่อยพลงั งานเกดิ จากการปล่อยฟอสเฟตออกมา 1 ตวั (ภาพท่ี 7-3) ATP ADP + Pi เอทพี ี เอดพี ี ฟอสเฟต ก. ข. ภาพที่ 7-3 เอทพี ี ก. โครงสรา้ งโมเลกลุ เอทพี ี ข. วงจรเอทพี ี – เอดพี ี ที่มา: Pommerville (2004) 2. เอน็ ไซม์ เอน็ ไซม์ เป็นสารเคมที ท่ี าใหป้ ฏกิ ริ ยิ าเคมเี กดิ ไดเ้ รว็ ขน้ึ 2.1 คณุ ลกั ษณะของเอน็ ไซม์ ไดแ้ ก่ 1. สว่ นใหญ่เป็นสารโปรตนี 2. ชว่ ยทาใหป้ ฏกิ ริ ยิ าต่างๆ ภายในเซลลเ์ กดิ ไดเ้ รว็ ขน้ึ โดยมกี ารใชพ้ ลงั งานในการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าต่า กวา่ ปฏกิ ริ ยิ าทไ่ี ม่ใชเ้ อน็ ไซม์ (ภาพท่ี 7-4) 103

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จลุ ชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ 4. มคี วามจาเพาะกบั ซบั สเตรท 5. เอน็ ไซมส์ ามารถนายอ้ นกลบั มาใชใ้ หม่ได้ 6. เอน็ ไซมเ์ สยี สภาพไดด้ ว้ ยความรอ้ น ความเป็นกรด – ด่าง และแอลกอฮอล์ ภาพท่ี 7-4 เปรยี บเทยี บพลงั งานทใ่ี ชใ้ นการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าระหวา่ ง ปฏกิ ริ ยิ าปกตทิ ม่ี เี อน็ ไซม์ กบั ปฏกิ ริ ยิ าทไ่ี มใ่ ช้เอน็ ไซม์ ท่ีมา: Solomon และคณะ (2008) 2.2 โครงสร้างเอน็ ไซม์ โครงสรา้ งเอน็ ไซม์ ประกอบดว้ ย 1. อะโปเอน็ ไซม์ (Apoenzyme) เป็นโครงสรา้ งหลกั ทย่ี งั ไม่สามารถทางานได้ 2. โคแฟกเตอร์ (Cofactor) เป็นสารอนินทรยี ์ ช่วยสรา้ งพนั ธะเชอ่ื มระหวา่ งเอน็ ไซมก์ บั ซบั สเตรท ไดแ้ ก่ เหลก็ ทองแดง แมกนีเซยี ม แมงกานสี สงั กะสี แคลเซยี ม และโคบอลท์ เป็นตน้ 3. โคเอน็ ไซม์ (Coenzyme) เป็นสารอนิ ทรยี ์ ชว่ ยในการรบั และกาจดั อะตอมออกจากซบั สเตรท ไดแ้ ก่ วติ ามนิ บี วติ ามนิ อี วติ ามนิ เค ไบโอตนิ (Biotin) ไนอะซนิ (Niacin) เป็นตน้ โครงสรา้ งของเอน็ ไซมท์ จ่ี ะทางานไดต้ อ้ งประกอบดว้ ย อะโปเอน็ ไซม์ โคแฟกเตอร์ และโค เอน็ ไซม์ รวมเขา้ ดว้ ยกนั ไดเ้ ป็นโฮโลเอน็ ไซม์ (Holoenzyme) (ภาพท่ี 7-5) ในการทางานของเอน็ ไซมจ์ ะมบี รเิ วณทส่ี าคญั 2 จุด คอื บรเิ วณทาปฏกิ ริ ยิ ากบั ซบั สเตรท (Active site) และบรเิ วณยบั ยงั้ การทางานของเอน็ ไซม์ (Allosteric site) 104

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จลุ ชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ ภาพที่ 7-5 โครงสรา้ งเอน็ ไซม์ ท่ีมา: ดดั แปลงจาก Black (2002) 2.3 การตงั้ ชื่อเอน็ ไซม์ การตงั้ ช่อื เอน็ ไซมจ์ ะตงั้ ตาม 1. ชนดิ สบั สเตรททเ่ี อน็ ไซมท์ าปฏกิ ริ ยิ าดว้ ย แลว้ ลงทา้ ยดว้ ย เอส ( - ase) เชน่ โปรตเิ อส (Protiase) 2. ชนิดของปฏกิ ริ ยิ าชวี เคมี แลว้ ลงทา้ ยดว้ ย เอส ( - ase) เชน่ เอน็ ไซมท์ ท่ี าปฏกิ ริ ยิ าออกซเิ ดชนั ่ – รดี กั ซนั ่ เรยี กวา่ ออกซโิ ดรดี กั เทส (Oxidoreductase) เอน็ ไซมท์ ท่ี าปฏกิ ริ ยิ าเช่อื มโมเลกุลสารเขา้ ดว้ ยกนั เรยี กวา่ ไลเกส (Ligase) เป็นตน้ 2.4 ประเภทของเอน็ ไซม์ ประเภทของเอน็ ไซม์ มเี กณฑก์ ารจาแนก 3 เกณฑ์ คอื 1) การจาแนกตามบริเวณท่ีทางานของเอน็ ไซม์ โดยจาแนกได้ 2 ประเภท (ภาพท่ี 7-7) คอื 1.1) เอน็ ไซมท์ ท่ี างานภายนอกเซลล์ (Extracellular enzyme หรอื Exoenzyme) เช่น เซลลเู ลส (Cellulase) อะไมเลส (Amylase) และเพนซิ ลิ เิ นส (Penicillinase) เป็นตน้ 1.2) เอน็ ไซมท์ ท่ี างานภายในเซลล์ (Intracellular enzyme หรอื Endoenzyme) ส่วนใหญ่เป็นเอน็ ไซมท์ เ่ี กย่ี วขอ้ งกบั การทางานเมทาบอลซิ มึ ของเซลล์ ก. ข. ภาพที่ 7-6 ชนิดของเอน็ ไซมต์ ามตาแหน่งในการทาปฏกิ ริ ยิ า ก. เอน็ ไซมท์ ท่ี างานภายนอกเซลล์ (Exoenzymes) ข. เอน็ ไซมท์ ท่ี างานภายในเซลล(์ Endoenzymes) ที่มา: Cowan (2012) 105

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จุลชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ 2) การจาแนกตามการสรา้ งเอน็ ไซม์ โดยจาแนกได้ 2 ประเภท (ภาพท่ี 7-7) คอื 2.1) เอน็ ไซมท์ ม่ี กี ารสรา้ งเป็นประจาอยแู่ ลว้ ภายในเซลล์ (Constitutive enzyme) เป็นเอน็ ไซม์ ทม่ี คี วามสาคญั มากในกระบวนการเมทาบอลซิ มึ เชน่ เอน็ ไซมท์ ใ่ี ชก้ ลโู คส 2.2) เอน็ ไซมท์ ม่ี กี ารสรา้ งหรอื หยดุ การสรา้ ง ขน้ึ อยกู่ บั ความเขม้ ขน้ ของสบั สเตรท (Regular enzyme) เอน็ ไซมท์ ม่ี กี ารสรา้ งเม่อื มซี บั สเตรทมากระตนุ้ หรอื หยดุ การสรา้ งเอน็ ไซมเ์ มอ่ื มี ผลติ ภณั ฑม์ ากเกนิ พอ ก. ข. 1 ข. 2 ภาพที่ 7-7 ชนิดของเอน็ ไซมต์ ามการสรา้ งของเอน็ ไซม์ ก. เอน็ ไซมท์ ม่ี กี ารสรา้ งเป็นประจาภายในเซลลอ์ ยแู่ ลว้ ข.1 เอน็ ไซมจ์ ะมกี ารสรา้ งเม่อื มซี บั สเตรทมากระตนุ้ ข.2 เอน็ ไซมจ์ ะหยดุ สรา้ งเม่อื มคี วามเขม้ ขน้ ของซบั สเตรทมากเกนิ พอ ท่ีมา: Cowan (2012) 106

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จุลชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ 3) เกณฑ์การจาแนกชนิดเอน็ ไซมต์ ามปฏิกิริยาชีวเคมี โดยจาแนกได้ 6 ประเภท คอื 3.1) ไฮโดรเลส (Hydrolase) เอน็ ไซมท์ ม่ี กี ารเตมิ น้าเขา้ ไปทาปฏกิ ริ ยิ า เชน่ ไลเปส ซเู ครส 3.2) ไอโซเมอเรส (Isomerase) เอน็ ไซมท์ ท่ี าใหเ้ กดิ การจดั เรยี งอะตอมภายในโครงสรา้ งโมเลกลุ ใหม่ เชน่ กลโู คส – ฟอสเฟส ไอโซเมอเรส (Glucose – phosphate isomerase) 3.3) ไลเกส หรอื โพลีเมอเรส (Ligase หรอื Polymerase) เป็นไซมท์ ใ่ี ชเ้ ช่อื มโมเลกุล 2 โมเลกลุ เขา้ ดว้ ยกนั เช่น อะซติ ลิ – โคเอ ซนิ เทเทส (Acetyl – CoA Synthetase) 3.4) ไลเอส (Lyase) เป็นเอน็ ไซมท์ ก่ี าจดั กล่มุ ของอะตอมโดยปฏกิ ริ ยิ าทไ่ี มใ่ ชน้ ้า เช่น ไอโซซเิ ต รท ไลเอส (Isocitrate lyase) 3.5) ออกซิโดรีดกั เทส (Oxidoreductase) เป็นเอน็ ไซมท์ ใ่ี ชใ้ นปฏกิ ริ ยิ าออกซเิ ดชนั ่ – รดี กั ชนั ่ เช่น ไซโตโครม ออกซเิ ดส (Cytochrom oxidase) 3.6) ทรานสเฟอเรส (Transferase) เป็นเอน็ ไซมท์ ใ่ี ชใ้ นการยา้ ยกลุ่มฟงั ชนั ่ นลั (Functional group) เชน่ กลมุ่ อะมโิ น กลุ่มอะซติ ลิ กลุ่มฟอสเฟส เช่น เอน็ ไซมอ์ ะลานนี ดอี ะไมเนส (Alanine deaminase) 2.5 กลไกการทางานของเอน็ ไซม์ การทางานของเอน็ ไซม์ โดย เอน็ ไซมจ์ ะทาปฏกิ ริ ยิ ากบั ซบั สเตรททบ่ี รเิ วณแอคทฟี ไซท์ ได้ เป็นสารประกอบเชงิ ซอ้ นเอน็ ไซม์ – ซบั สเตรท (Enzyme – substrate complex) เมอ่ื ทาปฏกิ ริ ยิ า เสรจ็ จะไดเ้ ป็นผลติ ภนั ฑ์ (Product) ออกมา แลว้ เอน็ ไซมย์ งั คงสภาพเดมิ และพรอ้ มทจ่ี ะทาปฏกิ ริ ยิ า กบั ซบั สเตรทตวั ถดั ไป (ภาพท่ี 7-8) เอน็ ไซม์ + ซบั สเตรท สารประกอบเชงิ ซอ้ น ผลติ ภณั ฑ์ + เอน็ ไซม์ เอน็ ไซม์ – ซบั สเตรท ภาพที่ 7-8 กลไกการทางานของเอน็ ไซม์ ที่มา: Nester และคณะ (2012) 107

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จลุ ชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ 2.6 ปัจจยั การทางานของเอน็ ไซม์ (ภาพท่ี 7-9) อณุ หภมู ิ มผี ลไปทาลายพนั ธะเคมที เ่ี ชอ่ื มระหวา่ งสายกรดอะมโิ นในโครงสรา้ งเอน็ ไซม์ ทา ใหโ้ ครงสรา้ งเอน็ ไซมไ์ มเ่ ป็นกอ้ นโปรตนี เอน็ ไซมจ์ งึ เสยี สภาพ ทางานไมไ่ ด้ ความเป็นกรด – ด่าง มผี ลตอ่ กรดอะมโิ นทบ่ี รเิ วณทาปฏกิ ริ ยิ ากบั ซบั สเตรท (Active site) สง่ ผลใหเ้ อน็ ไซมไ์ มส่ ามารถทาปฏกิ ริ ยิ ากบั ซบั สเตรทได้ ความเข้มข้นของซบั สเตรท มผี ลต่อประสทิ ธภิ าพความสามารถในการทางานของเอน็ ไซม์ กล่าวคอื เอน็ ไซมม์ คี วามสามารถในการทางานไดเ้ ตม็ ทก่ี บั ซบั สเตรททม่ี คี วามเขม้ ขน้ ในระดบั หน่งึ ซง่ึ หากความเขม้ ขน้ ซบั สเตรทเพมิ่ ขน้ึ ไปมากกวา่ ระดบั น้ีแลว้ เอน็ ไซมก์ ไ็ มส่ ามารถทางานไดเ้ พมิ่ ขน้ึ อกี ซง่ึ กราฟการทางานทไ่ี ดจ้ ะมลี กั ษณะเพมิ่ ขน้ึ ในช่วงแรก แลว้ จะคงทต่ี ลอดเป็นเสน้ ตรง ก. ข. ค. ก. อณุ หภมู ิ ภาพที่ 7-9 ปจั จยั การทางานของเอน็ ไซม์ ข. ความเป็นกรด – ดา่ ง (pH) ค. ความเขม้ ขน้ ของซบั สเตรท ท่ีมา: Tortora และคณะ (2014) 2.7 การเสียสภาพของเอน็ ไซม์ เอน็ ไซมเ์ สยี สภาพสามารถทาไดด้ ว้ ย ความรอ้ น พเี อช แอลกอฮอล์ (ภาพท่ี 7-10) ก. ข. ภาพท่ี 7-10 การเสยี สภาพของเอน็ ไซม์ ก. ลกั ษณะทเ่ี อน็ ไซมส์ ามารถทางานได้ ข. ลกั ษณะทเ่ี อน็ ไซมเ์ สยี สภาพ ไมส่ ามารถทางานได้ ที่มา: Bauman (2007) 108

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จลุ ชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ 2.8 การควบคมุ การทางานของเอน็ ไซม์ 1) การยบั ยงั้ แบบแข่งขนั (Competitive inhibition) สารยบั ยงั้ จะมโี ครงสรา้ งคลา้ ยซบั สเตรท โดยสารยบั ยงั้ จะเขา้ ไปแยง่ ทาปฏกิ ริ ยิ ากบั เอน็ ไซม์ แทนซบั สเตรท (ภาพท่ี 7-11 ก.) เชน่ ในการสงั เคราะหก์ รดฟอรกิ (Foric acid) ซง่ึ เป็นวติ ามนิ ทเ่ี ป็น โคแฟกเตอรข์ องเอน็ ไซม์ ในการสงั เคราะหน์ ้ีจาเป็นตอ้ งใชส้ ารพารา – อะมโิ นเบนโซอกิ แอซดิ (Para – animobenzoic acid, PABA) แต่หากมกี ารใส่ยาซลั ฟานิลาไมด์ (Sulfanilamide) ซ่งึ มโี ครงสร้าง คลา้ ย PABA (ภาพท่ี 7-11 ข.) ยาซลั ฟานิลาไมดจ์ ะเขา้ ไปแย่งจบั กบั เอน็ ไซมแ์ ทน PABA ทาให้ หยดุ การสงั เคราะหก์ รดฟอรกิ ก. ข. ภาพที่ 7-11 การยบั ยงั้ การทางานของเอน็ ไซมแ์ บบแขง่ ขนั ก. การยบั ยงั้ การทางานของเอน็ ไซมแ์ บบแขง่ ขนั ข. โครงสรา้ งทค่ี ลา้ ยกนั ระหวา่ ง PABA กบั ซลั ฟานิลาไมด์ ที่มา: ก. Bauman (2007) ข. Nester และคณะ (2007) 2) การยบั ยงั้ แบบไมแ่ ข่งขนั (Noncompetitive inhibition) สารยบั ยงั้ แบบไม่แขง่ ขนั น้ีจะไปจบั กบั เอน็ ไซมใ์ นบรเิ วณอาลโลสเตอรกิ (Allosteric site) แลว้ มผี ลทาใหบ้ รเิ วณทาปฏกิ ริ ยิ ากบั ซบั สเตรท (Active site) เปลย่ี นรปู รา่ งไป ซบั สเตรทไม่สามารถ เขา้ ทาปฏกิ ริ ยิ ากบั เอน็ ไซมไ์ ด้ (ภาพท่ี 7-12) เชน่ ไซยาไนด์ และฟลอู อไรด์ หรอื ผลติ ภณั ฑส์ ุดทา้ ย (End product) ภาพท่ี 7-12 การยบั ยงั้ แบบไมแ่ ขง่ ขนั ท่ีมา: Bauman 109

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จลุ ชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ 3) การยบั ยงั้ แบบย้อนกลบั (Feedback inhibition) เป็นกลไกการควบคุมการผลติ สารตา่ งๆ ภายในเซลลไ์ มใ่ หม้ กี ารผลติ มากเกนิ ไป โดยสาร ผลติ ภณั ฑส์ ุดทา้ ยจะไปมผี ลยบั ยงั้ การทางานของเอน็ ไซมต์ วั แรก (ภาพท่ี 7-13) ภาพท่ี 7-13 การยบั ยงั้ การทางานของเอน็ ไซมแ์ บบยอ้ นกลบั ท่ีมา: Pommerville (2004) 110

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จุลชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ 3. แคทาบอลิซึม (Catabolism) แคทาบอลซิ มึ เป็นกระบวนการสรา้ งพลงั งานจากปฏกิ ริ ยิ าการออกซเิ ดชนั ่ – รดี กั ชนั ่ ซง่ึ แหล่งทใ่ี หพ้ ลงั งานได้ ไดแ้ ก่ คารโ์ บไฮเดรต โปรตนี และไขมนั (Lipid) 3.1 แคทาบอลิซึมคารโ์ บไฮเดรต แคทาบอลซิ มึ เป็นกระบวนการสรา้ งพลงั งานจากการออกซไิ ดซค์ ารโ์ บไฮเดรต ไดแ้ ก่ น้าตาล กรดอะมโิ น และไขมนั ทงั้ น้ีน้าตาลกลโู คสถอื วา่ เป็นแหลง่ พลงั งานสามญั สาหรบั จุลนิ ทรยี ส์ ว่ นใหญ่ การสรา้ งพลงั งานจากกลโู คสมี 3 กระบวนการหลกั คอื 3.1.1 การหายใจแบบใชอ้ อกซเิ จน (Aerobic respiration) 3.1.2 การหายใจแบบไมใ่ ชอ้ อกซเิ จน (Anaerobic respiration) 3.1.3 การหมกั 3.1.1 การหายใจแบบใช้ออกซิเจน (Aerobic respiration) - เป็นกระบวนการทต่ี อ้ งใชอ้ อกซเิ จนเป็นตวั รบั อเิ ลค็ ตรอนตวั สดุ ทา้ ย - สามารถสรา้ งพลงั งานเอทพี ไี ดม้ ากถงึ 38 เอทพี ี - มี 3 ขนั้ ตอนยอ่ ย คอื ไกลโคไลซสิ วฏั จกั รเครป และขบวนการส่งผ่านอเิ ลค็ ตรอน - พบไดใ้ นกลมุ่ แบคทเี รยี ทเ่ี จรญิ ไดใ้ นทม่ี อี ากาศ (Aerobe) - แบคทเี รยี ทเ่ี จรญิ ไดท้ งั้ ทม่ี อี ากาศและไมม่ อี ากาศ (Facultative anaerobe) และแบคทเี รยี ท่ี ทนออกซเิ จนได้ (Aerotolerant anaerobe) จะสามารถใชไ้ ด้เฉพาะไกลโคไลซสิ และใชส้ ารประกอบ อนิ ทรยี ์ (Organic compounds) มาเป็นตวั รบั อเิ ลค็ ตรอนตวั สุดทา้ ยแทน ซง่ึ จะไดท้ าใหไ้ ดเ้ อทพี นี ้อย 1) ไกลโคไลซิส (Glycolysis) เป็นขนั้ ตอนการเปลย่ี นน้าตาลกลโู คสซง่ึ เป็นคารบ์ อน 6 อะตอม (C6) 1 โมเลกลุ ใหเ้ ป็นกรด ไพรวู กิ ซง่ึ เป็นสารคารบ์ อน 3 อะตอม (C3) 2 โมเลกุล และไดพ้ ลงั งานเอทพี สี ทุ ธิ 2 โมเลกุล NADH 2 โมเลกลุ (ภาพท่ี 7-14) 2 ATP 2 ADP กลโู คส (C6) 2 กรดไพรวู กิ (C3) + 4 ATP* + 2 NADH * พลงั งานเอทพี ี มกี ารใช้ 2 เอทพี ี และไดก้ ลบั มา 4 เอทพี ี ดงั นนั้ เหลอื สทุ ธิ 2 เอทพี ี 111

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จุลชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ ภาพท่ี 7-14 ไกลโคไลซสิ ที่มา: Pommerville (2004) 112

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จุลชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ 2) วฏั จกั รเครป (Kreps cycle) มี 2 ขนั้ ตอนยอ่ ย (ภาพท่ี 7-15) คอื 1. เปล่ียนกรดไพรวู ิกเป็นอะซิติล – โคเอ (Acetyl – CoA) ขนั้ ตอนน้กี รดไพรวู กิ 1 รอบ ได้ 1 NADH2 แต่จากไกลโคไลซสิ ไดก้ รดไพรวู กิ 2 โมเลกุล ดงั นนั้ กรดไพรวู กิ เขา้ สขู่ นั้ ตอนน้ี 2 รอบ จะได้ 2 NADH2 และ 2 อะซติ ลิ – โคเอ 2. อะซิติล – โคเอ เข้าส่วู ฏั จกั รเครป อะซติ ลิ – โคเอ 1 โมเลกุลจะเขา้ ส่วู ฏั จกั รเครป 1 รอบ ได้ 3 NADH2 1 FADH2 และ 1 เอทพี ี แต่มอี ะซติ ลิ – โคเอ 2 โมเลกลุ ดงั นนั้ จะเขา้ ส่วู ฏั จกั รเครป 2 รอบ ได้ 6 NADH2 2 FADH2 และ 2 เอ ทพี ี ภาพที่ 7-15 วฏั จกั รเครป็ ท่ีมา: Pommerville (2004) 113

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จลุ ชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ 1.3) ระบบการส่งผา่ นอิเลค็ ตรอน (Electron transport system, ETS) - เป็นขนั้ ตอนการเปลย่ี น NADH และ FADH2 ใหเ้ ป็นเอทพี ี (ภาพท่ี 7-16) - NADH 1 โมเลกลุ จะถูกเปลย่ี นใหเ้ ป็นเอทพี ี 3 โมเลกลุ - FADH2 1 โมเลกลุ จะถกู เปลย่ี นใหเ้ ป็นเอทพี ี 2 โมเลกลุ - NADH จากขนั้ ตอนไกลโคไลซสิ 2 โมเลกลุ วฏั จกั รเครป 8 โมเลกลุ รวมเป็น 10 โมเลกุล และเมอ่ื ผ่านระบบการส่งผา่ นอเิ ลค็ ตรอนจะไดพ้ ลงั งานเอทพี ี 10 x 3 = 30 โมเลกลุ - FADH2 ไดจ้ ากขนั้ ตอนวฏั จกั รเครป 2 โมเลกุล เม่อื ผ่านระบบการสง่ ผ่านอเิ ลค็ ตรอนจะได้ พลงั งานเอทพี ี 2 x 2 = 4 โมเลกลุ - ดงั นนั้ เม่อื NADH และ FADH2 ผา่ นระบบการส่งผา่ นอเิ ลค็ ตรอนจะไดพ้ ลงั งงานเอทพี ี 34 โมเลกุล ภาพท่ี 7-16 ระบบการสง่ ผ่านอเิ ลค็ ตรอน ที่มา: Black (2002) 114

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จลุ ชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ ภาพที่ 7-17 สรุปการสรา้ งพลงั งานโดยวถิ กี ารหายใจแบบใชอ้ อกซเิ จน ท่ีมา: Tortora และคณะ (2014) 115

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จลุ ชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ 2) การหายใจแบบไมใ่ ช้ออกซิเจน (Anaerobic respiration) - เป็นกระบวนการทใ่ี ชส้ ารอนิ ทรยี เ์ ป็นตวั รบั อเิ ลค็ ตรอนตวั สุดทา้ ยแทนออกซเิ จน - การสรา้ งพลงั งานเอทพี จี ะไดน้ ้อย เน่ืองจากพลงั งานเอทพี จี ะไดจ้ ากขนั้ ตอนไกลโคไลซสิ และวฎั จกั รเครปเทา่ นนั้ - พบไดใ้ นแบคทเี รยี ทเ่ี จรญิ ไดเ้ ฉพาะทไ่ี มม่ อี ากาศ (Strictly anaerobe) - สารอนนิ ทรยี ท์ เ่ี ป็นตวั รบั อเิ ลค็ ตรอน ไดแ้ ก่ ไนเตรท (NO3-) ซลั เฟส (SO42-) คารบ์ อเนท (CO32-) และสารประกอบออกซไิ ดซช์ นดิ อ่นื - การหายใจแบบไมใ่ ชอ้ อกซเิ จนโดยแบคทเี รยี ทม่ี กี ารใชไ้ นเตรทและซลั เฟสเป็นตวั รบั อเิ ลค็ ตรอนตวั สุดทา้ ยน้ี มคี วามสาคญั ตอ่ ระบบการหมุนเวยี นแรธ่ าตไุ นโตรเจนและซลั เฟอรใ์ น ธรรมชาติ - พลงั งานเอทพี ไี ดน้ ้อยทาให้มกี ารเจรญิ เตบิ โตชา้ กวา่ แบคทเี รยี ทเ่ี จรญิ ในทม่ี อี ากาศ 3) การหมกั - การหมกั เกดิ ในสภาวะทไ่ี มม่ อี อกซเิ จน - โดยหลงั จากกลโู คสเขา้ สไู่ กลโคไลซสิ ไดเ้ ป็นกรดไพรวู กิ แลว้ เม่อื ไมม่ อี อกซเิ จนจลุ นิ ทรยี จ์ ะ นากรดไพรวู กิ เขา้ สกู่ ารหมกั โดยเปลย่ี นกรดไพรวู กิ ไปเป็นสารอนิ ทรยี ์ - ไดพ้ ลงั งานเอทพี ี 1 – 2 เอทพี จี ากขนั้ ตอนไกลโคไลซสิ (ภาพท่ี 7-18, 7-19) ชนิ ดกระบวนการหมกั กระบวนการหมกั มี 2 ชนิด คอื โฮโมเฟอรเ์ มนเตชนั ่ (Homofermentation) และเฮเทอโร เฟอรเ์ มนเตชนั ่ (Heterofermentation) 1. โฮโมเฟอรเ์ มนเตชนั ่ (Homofermentation) - เป็นกระบวนการหมกั ทใ่ี หผ้ ลผลติ เพยี งชนิดเดยี ว - ไดแ้ ก่ การหมกั กรดแลคตกิ (Lactic acid fermentation) 2. เฮเทอโรเฟอรเ์ มนเตชนั ่ (Heterofermentation) - เป็นกระบวนการหมกั ทใ่ี หผ้ ลผลติ มากกวา่ 1 ชนดิ - ไดแ้ ก่ การหมกั แอลกอฮอล์ พบในยสี ต์ Saccharomyces 116

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จลุ ชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ ภาพที่ 7-18 ผลผลติ จากการหมกั ที่มา: Bauman (2007) ก. ข. ภาพที่ 7-19 ชนิดการหมกั ก. โฮโมเฟอรเ์ มนเตชนั ่ (การหมกั กรดแลคตกิ ) ข. เฮเทอโรเฟอรเ์ มนเตชนั ่ (การหมกั แอลกอฮอล)์ ที่มา: Tortora และคณะ (2014) 117

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จุลชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ สรปุ แคทาบอลิซึมคารโ์ บไฮเดรต (ภาพท่ี 7-20) ภาพที่ 7-20 สรุปแคทาบอลซิ มึ คารโ์ บไฮเดรต ท่ีมา: Cowan (2012) 118

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จุลชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ 3.2 แคทาบอลิซึมโปรตีน (Protein catabolism) - โปรตนี เป็นสารโมเลกุลขนาดใหญไ่ ม่สามารถผ่านเยอ่ื หมุ้ เซลลไ์ ด้ ตอ้ งทาการยอ่ ยก่อน - เอน็ ไซมส์ าหรบั ยอ่ ยโปรตนี ไดแ้ ก่ โปรตเิ อส (Protease) และเปปตเิ ดส (Peptidase) - การแคทาไลทโ์ ปรตนี จะเกดิ เม่อื จุลนิ ทรยี อ์ ยใู่ นสภาวะขาดแคลนกลโู คสและไขมนั - กลไก คอื (ภาพท่ี 7-21) 1) ยอ่ ยโปรตนี ดว้ ยเอน็ ไซม์ 2) เกดิ ปฏกิ ริ ยิ าดอี ะมเิ นชนั ่ (Deamination) กาจดั กลมุ่ อะมโิ นและเปลย่ี นเป็นแอมโมเนยี มอิ ออน (Ammonium ion, NH4+) ออกจากกรดอะมโิ น 3) กรดอะมโิ นจะเขา้ สวู่ ฏั จกั รเครป ภาพท่ี 7-21 แคทตาบอลซิ มึ ของโปรตนี ท่ีมา: Bauman (2007) 119

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จลุ ชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ 3.3 แคทาบอลิซึมไขมนั (Lipid catabolism) กระบวนการแคทาบอลซิ มึ ไขมนั มี 2 ขนั้ ตอน (ภาพท่ี 7-22) คอื 1. การยอ่ ยไขมนั ใหเ้ ป็นกลเี ซอรอล (Glycerol) และกรดไขมนั (Fatty acid) ดว้ ยเอน็ ไซมไ์ ลเปส (Lipase) 2. การเปลย่ี นกลเี ซอรอลและกรดไขมนั ใหเ้ ป็นอะซติ ลิ – โคเอ เพอ่ื เขา้ ส่วู ฏั จกั รเครป 2.1 การเปลย่ี นกลเี ซอรอลใหเ้ ป็นอะซติ ลิ – โคเอ โดย การเปลย่ี นกลเี ซอรอลไปเป็นไดไฮดร อกซอี ะซโิ ตนฟอสเฟส (Dihydroxyacetone phosphate, DHAP) แล้วเขา้ ส่ขู นั้ ตอนไกลโคไลซสิ ได้ เป็นกรดไพรวู กิ แลว้ เปลย่ี นเป็นอะซติ ลิ – โคเอ เพ่อื เขา้ สวู่ ฏั จกั รเครป 2.2 การเปลย่ี นกรดไขมนั ใหเ้ ป็นอะซติ ลิ – โคเอ โดยปฏกิ ริ ยิ าการเบตา้ – ออกซเิ ดชนั ่ (Beta – oxidation) ในกระบวนการน้ีจะตดั คารบ์ อนออกทล่ี ะ 2 ตวั แล้วไปเช่อื มต่อกบั โคเอน็ ไซมเ์ อ ได้ เป็นอะซติ ลิ – โคเอ เพอ่ื เขา้ สวู่ ฏั จกั รเครป ปฏกิ ริ ยิ าเบตา้ – ออกซเิ ดชนั ่ น้จี ะเกดิ ในไซโตพลาซมึ ภาพท่ี 7-22 แคทาบอลซิ มึ ไขมนั ที่มา: Tortora และคณะ (2014) 120

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จุลชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ สรปุ แคทาบอลิซึม (ภาพท่ี 7-23) ภาพท่ี 7-23 สรปุ ปฏกิ ริ ยิ าแคทาบอลซิ มึ จากสารตงั้ ตน้ โปรตนี คารโ์ บไฮเดรต และไขมนั ที่มา: Tortora และคณะ (2014) 121

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จุลชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ 4. แอนนาบอลิซึม (Biosynthesis) ระบบกระบวนการทร่ี วมทงั้ แคทาบอลซิ มึ และแอนนาบอลซิ มึ เรยี กวา่ แอมฟิบอลซิ มึ (Amphibolism) (ภาพท่ี 7-24) กระบวนการแอนนาบอลซิ มึ จะมกี ารสรา้ งสารโดยเรม่ิ จากสารทเ่ี ป็นบวิ ดง้ิ บลอก (Building block) ไดแ้ ก่ คารโ์ บไฮเดรต โปรตนี ไขมนั นวิ คลโี อไทด์ จากนนั้ นาสารบวิ ดง้ิ บลอกมารวมกนั สร้าง เป็นสารโมเลกุลใหญ่ (Macromolecule) และจากสารโมเลกุลใหญ่นามาประกอบรวมกนั ได้เป็น โครงสรา้ งเซลล์ (Cell structure) ภาพท่ี 7-24 แอมฟิบอลซิ มึ ที่มา: Cowan (2012) 122

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จุลชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ 4.1 การสงั เคราะหค์ ารโ์ บไฮเดรท (Carbohydrate biosynthesis) - เรมิ่ ตน้ จากการสงั เคราะหน์ ้าตาล - ในแบคทเี รยี ทส่ี งั เคราะหแ์ สงไดจ้ ะมกี ารสรา้ งน้าตาลกลโู คสจากกระบวนการสงั เคราะหแ์ สง - สว่ นในแบคทเี รยี ทไ่ี มส่ ามารถสงั เคราะหแ์ สงไดจ้ ะมกี ารสรา้ งน้าตาลจากกรดอะมโิ น กลเี ซ อรอล และกรดไขมนั โดยวถิ กี ลโู คนีโอเจนีซสิ (Gluconeogenesis) (ภาพท่ี 7-25) - จากวิถีกลูโคนีโอเจนีซิสจะได้สารตัง้ ต้นในการสังเคราะห์สารประกอบเชิงซ้อน คารโ์ บไฮเดรต ไดแ้ ก่ กลโู คส สงั เคราะหเ์ ป็น แป้งและเซลลโู ลส กลโู คส 6 – ฟอสเฟส สงั เคราะหเ์ ป็น ไกลโคเจน ฟรกุ โตส – 6 – ฟอสเฟส สงั เคราะหเ์ ป็น เปปตโิ ดไกลแคน ภาพที่ 7-25 กลโู คนโี อเจนีซสิ ท่ีมา: Bauman (2007) 4.2 การสงั เคราะหโ์ ปรตีน (Protein biosynthesis) - โปรตนี มหี น่วยยอ่ ยเป็นกรดอะมโิ นเช่อื มต่อกนั - สารตงั้ ตน้ ทใ่ี ชใ้ นการสงั เคราะหก์ รดอะมโิ น คอื กลโู คส และเกลอื อนนิ ทรยี ์ - สารตงั้ ตนั้ ในการสงั เคราะหก์ รดอะมโิ นไดจ้ ากกระบวนการ (ภาพท่ี 7-26) ดงั น้ี 123

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จุลชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ วถิ เี อน็ ทเ์ นอร์ – ดโู ดรอฟ (Entner – Doudoroff pathway) วฏั จกั รเครป วถิ เี พนโทสฟอสเฟส (Pentose phosphate pathway) - กระบวนการสงั เคราะหก์ รดอะมโิ นมี 2 กระบวนการ (ภาพท่ี 7-27) คอื กระบวนการอะมเิ นชนั ่ (Amination) เป็นการเตมิ กลุ่มเอมนี (Amine group) เขา้ ไป ยงั กรดไพรวู กิ หรอื สารอนิ ทรยี อ์ น่ื แลว้ เปลย่ี นกรดเหลา่ นนั้ มาเป็นกรดอะมโิ น กระบวนการทรานสามเิ นชนั ่ (Transamination) เป็นการยา้ ยกลุ่มเอมนี จากกรดอะ มโิ นหน่ึงไปยงั กรดอะมโิ นอกี ตวั ภาพท่ี 7-26 การสงั เคราะหก์ รดอะมโิ น ท่ีมา: Tortora และคณะ (2014) ก. ข. ภาพท่ี 7-27 กระบวนการสงั เคราะหก์ รดอะมโิ น ก. กระบวนการอะมเิ นชนั ่ ข. กระบวนการทรานสมเิ นชนั ่ ที่มา: ก. Bauman (2007) ข. Tortora และคณะ (2014) 124

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จลุ ชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ 4.3 การสงั เคราะหไ์ ขมนั (Lipid biosynthesis) - ไขมนั (Lipid) เป็นแหล่งเกบ็ พลงั งานและเป็นองคป์ ระกอบของเยอ่ื หมุ้ เซลล์ เช่น เมด็ สคี า โรทนี อยด์ (Carotenoids) เป็นเมด็ สแี ดง (Reddish pigment) พบในแบคทเี รยี และระบบแสงของพชื - การสงั เคราะหไ์ ขมนั ใชส้ ารตงั้ ตน้ คอื กลเี ซอรอล และกรดไขมนั (ภาพท่ี 7-28) Reverse of beta - oxidation ภาพที่ 7-28 การสงั เคราะหไ์ ขมนั ที่มา: ดดั แปลงจาก Tortora และคณะ (2014) Mycobacterium tuberculosis เป็นเชอ้ื กอ่ โรค Tuberculosis โดยทผ่ี ลงั เซลลจ์ ะมกี ารสรา้ ง กรดมวิ โคลคิ (Mucolic acid) ซง่ึ เป็นสารไขไขมนั (Waxy lipid) 125

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จลุ ชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ 4.4 การสงั เคราะหก์ รดนิวคลีอิค (Nucleic acid biosynthesis) - กรดนิวคลอี คิ ประกอบดว้ ยหน่วยยอ่ ย คอื นิวคลโี อไทด์ (Nucleotide) - นวิ คลโี อไทดป์ ระกอบดว้ ย (ภาพท่ี 7-29) ไรโบส สรา้ งจากสารไรโบส 5 – ฟอสเฟส (Ribose 5 – phosphate) จากวถิ เี พนโทส ฟอสเฟส (Pentose phosphate pathway) กลุ่มฟอสเฟส ไดจ้ ากเอทพี ี เบสเพยี วรนี และเบสไพรมิ ดิ นี สรา้ งจากสารตวั กลางในไกลโคไลซสิ และวฏั จกั รเครป ก. ข. ภาพที่ 7-29 การสงั เคราะหน์ วิ คลโี อไทด์ ก. ส่วนประกอบนวิ คลโี อไทด์ ข. การสงั เคราะหเ์ บสเพยี วรนี และเบสไพรมิ ดิ นี ท่ีมา: ก. Nester และคณะ (2012) ข.Tortora และคณะ (2014) 126

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จุลชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ 5. การทางานร่วมกนั ของปฏิกิริยาเมทาบอลิซึม การทางานของเมทาบอลซิ มึ มที งั้ ปฏกิ ริ ยิ าแคทาบอลซิ มึ และแอนาบอลซิ มึ ซง่ึ ปฏกิ ริ ยิ าต่างๆ ภายในเซลล์สามารถเกดิ ขน้ึ ได้ทงั้ ไปและย้อนกลบั สารตวั กลางสามารถเป็นสารตงั้ ต้นในการ สงั เคราะหส์ ารทเ่ี ป็นองคป์ ระกอบของเซลล์ เช่น คารโ์ บไฮเดรท กรดอะมโิ น ไขมนั และนวิ คลโี อไทด์ (ภาพท่ี 7-30) ภาพที่ 7-30 การทางานรว่ มกนั ของปฏกิ ริ ยิ าเมทาบอลซิ มึ ท่ีมา: Tortora และคณะ (2014) 127

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จุลชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ 6. สรปุ เมทาบอลซิ มึ หมายถงึ ปฏกิ ริ ยิ าเคมแี ละการทางานต่างๆ ภายในเซลล์ ประกอบดว้ ย ปฏกิ ริ ยิ าแคทาบอลซิ มึ หรอื ปฏกิ ริ ยิ าการยอ่ ย และ ปฏกิ ริ ยิ าแอนาบอลซิ มึ หรอื ปฏกิ ริ ยิ าการสรา้ ง ปฏกิ ริ ยิ าการส่งผ่านแลกเปลย่ี นอเิ ลค็ ตรอน เรยี กวา่ ปฏกิ ริ ยิ าออกซเิ ดชนั ่ – รดี กั ชนั ่ พลงั งานทใ่ี ชใ้ นเซลลจ์ ะอยใู่ นรปู สารเอทพี ี เอน็ ไซม์ เป็นสารโปรตนี ทช่ี ่วยทาใหป้ ฏกิ ริ ยิ าเคมเี กดิ ไดเ้ รว็ ขน้ึ มคี วามจาเพาะกบั ซบั สเตรท และหลงั เกดิ ปฏกิ ริ ยิ าแลว้ สามารถกลบั มาเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าใหม่ได้ โครงสร้างของเอน็ ไซมป์ ระกอบด้วย อะโปเอน็ ไซม์ โคแฟกเตอร์ และโคเอน็ ไซม์ รวมเขา้ ดว้ ยกนั เป็นโฮโลเอน็ ไซม์ การตงั้ ช่อื ตงั้ ตามชนดิ สบั สเตรท และชนิดของปฏกิ ริ ยิ าชวี เคมี แล้วลงท้าย ด้วย เอส ( - ase) ประเภทของเอน็ ไซม์ มเี กณฑ์การจาแนก 3 เกณฑ์ คอื จาแนกตามบรเิ วณท่ี ทางานของเอน็ ไซม์ จาแนกตามการสรา้ งเอน็ ไซม์ และจาแนกตามชนิดปฏกิ ริ ยิ าชวี เคมี การทางานของเอน็ ไซม์ โดย เอน็ ไซมจ์ ะทาปฏกิ ริ ยิ ากบั ซบั สเตรททบ่ี รเิ วณแอคทฟี ไซท์ ได้ เป็นสารประกอบเชงิ ซอ้ นเอน็ ไซม์ – ซบั สเตรทเมอ่ื ทาปฏกิ ริ ยิ าเสรจ็ จะไดเ้ ป็นผลติ ภนั ฑ์ออกมา ปจั จยั ท่ีเก่ียวข้องในการทางานของเอน็ ไซม์ได้แก่ อุณหภูมิ ความเป็นกรด – ด่าง (pH) ความเขม้ ข้นซบั สเตรท และการเกดิ ตวั ยบั ยงั้ การทางานของเอน็ ไซม์ เอน็ ไซม์เสยี สภาพไดด้ ้วย ความร้อน พเี ฮช แอลกอฮอล์ การควบคุมการทางานของเอน็ ไซม์ มี 3 แบบ คอื การยบั ยงั้ แบบ แขง่ ขนั การยบั ยงั้ แบบไม่แขง่ ขนั และการยบั ยงั้ แบบยอ้ นกลบั แคทาบอลซิ มึ การสรา้ งพลงั งานจากกลโู คสมี 3 กระบวนการหลกั คอื การหายใจแบบใช้ ออกซเิ จน การหายใจแบบไมใ่ ชอ้ อกซเิ จน และ การหมกั การหายใจแบบใชอ้ อกซเิ จน เป็นกระบวนการทต่ี อ้ งใชอ้ อกซเิ จนเป็นตวั รบั อเิ ลค็ ตรอนตวั สุดทา้ ย สรา้ งพลงั งาน 38 เอทพี ี พบในกลุม่ แบคทเี รยี ทเ่ี จรญิ ไดใ้ นทม่ี อี ากาศ มี 3 ขนั้ ตอนยอ่ ย คอื ไกลโคไลซสิ วฏั จกั รเครป และขบวนการสง่ ผ่านอเิ ลค็ ตรอน การหายใจแบบไมใ่ ชอ้ อกซเิ จน เป็นกระบวนการทใ่ี ชส้ ารอนิ ทรยี เ์ ป็นตวั รบั อเิ ลค็ ตรอนตวั สดุ ทา้ ยแทนออกซเิ จน สรา้ งพลงั งานไดน้ ้อย พบในแบคทเี รยี ทเ่ี จรญิ ไดเ้ ฉพาะทไ่ี ม่มอี ากาศ การหมกั เกดิ ในสภาวะทไ่ี ม่มอี อกซเิ จน ไดพ้ ลงั งาน 1 – 2 เอทพี จี ากขนั้ ตอนไกลโคไลซสิ กระบวนการหมกั มี 2 ชนดิ คอื โฮโมเฟอรเ์ มนเตชนั ่ และเฮเทอโรเฟอรเ์ มนเตชนั ่ แอนนาบอลิซึม เป็นกระบวนการสร้างสาร โดยเร่ิมจากสารท่ีเป็นบิวด้ิงบลอก ได้แก่ คาร์โบไฮเดรต โปรตีน ไขมนั นิวคลีโอไทด์ จากนัน้ นาสารบวิ ด้งิ บลอกมารวมกนั สร้างเป็นส าร โมเลกุลใหญ่ และจากสารโมเลกุลใหญ่นามาประกอบรวมกนั ไดเ้ ป็นโครงสรา้ งเซลล์ 128

เอกสารประกอบการสอนวชิ า จลุ ชวี วทิ ยาทวั ่ ไป (22034201) บทท่ี 7 เมทาบอลซิ มึ คาถามท้ายบทเรยี น 1. การควบคมุ ระบบการสรา้ งสารภายในเซลลใ์ ชก้ ารควบคุมทางานของเอน็ ไซมแ์ บบใด 2. เปรยี บเทยี บแคทาบอลซิ มึ คารโ์ บไฮเดรตทงั้ แบบการหายใจแบบใชอ้ อกซเิ จน การหายใจแบบไม่ ใชอ้ อกซเิ จน และการหมกั 3. อธบิ ายกระบวนการสรา้ งสารภายในเซลล์ 129