Energy transformation การเปลี่ยนรูปพลังงานและการหมุนเวียนสารเคมีในระบบนิเวศ Chloroplast และ mitochondria เป็ น organelles ที่เปลี่ยนพลังงานรู ปหนึ่งไปอีกรู ปหนึ่ง ในChloroplast เกิดกระบวนการ photosynthesis ซึ่งพลังงานแสงถูก เปลี่ยนเป็ นพลังงานสะสมใน คาร์โบไฮเดรต ที่ mitochondria เกิด กระบวนการ cellular respiration พลังงานที่เก็บไว้ในคาร์โบไฮเดรตจะถูก เปลี่ยนเป็ นพลังงานในรู ป ATP.
Download ReportTranscript Energy transformation การเปลี่ยนรูปพลังงานและการหมุนเวียนสารเคมีในระบบนิเวศ Chloroplast และ mitochondria เป็ น organelles ที่เปลี่ยนพลังงานรู ปหนึ่งไปอีกรู ปหนึ่ง ในChloroplast เกิดกระบวนการ photosynthesis ซึ่งพลังงานแสงถูก เปลี่ยนเป็ นพลังงานสะสมใน คาร์โบไฮเดรต ที่ mitochondria เกิด กระบวนการ cellular respiration พลังงานที่เก็บไว้ในคาร์โบไฮเดรตจะถูก เปลี่ยนเป็ นพลังงานในรู ป ATP.
Energy transformation 1 ่ ปพลังงานและการหมุนเวียน การเปลียนรู สารเคมีในระบบนิ เวศ Chloroplast และ mitochondria เป็ น ่ ยนพลั ่ organelles ทีเปลี งงาน รูปหนึ่ งไปอีกรูปหนึ่ ง ในChloroplast เกิด กระบวนการ photosynthesis ่ ่ ซึงพลั งงานแสงถูกเปลียนเป็ น พลังงานสะสมในคาร ์โบไฮเดรต ที่ mitochondria เกิด กระบวนการ cellular ่ บไว ้ respiration พลังงานทีเก็ ในคาร ์โบไฮเดรตจะถูก ่ เปลียนเป็ นพลังงานในรูป ATP ่ งมี ่ ชวี ต ซึงสิ ิ จะนาไปใช ้ในเซลล ์ 2 ต่อไป ATP (Adenosine triphosphate) ่ เป็ นสารเคมีทมี ี่ พลังงานสู งพร ้อมทีจะแตก ่ ่ งดด้ ตัวปล่อยให้พลังงานออกมาใช้ทใดที ี่ หนึ 3 ่ ~P สลายภายในเซลล ์ พลังงานบางส่วน เมือ จะสู ญเสียดปในรู ปของความร ้อน และบางส่วนถูก ่ ATP ถ่ายทอด ~P ให้ก ับ นาดปใช้ทางาน และเมือ ่ โมเลกุลของสารนันจะดด้ ้ โมเลกุลของสารอืน ่ นด้ ้ วย ทาให้เกิดปฏิก ิรย พลังงานเพิมขึ ิ ากับ ่ อดป ดังนันพลั ้ โมเลกุลอืนต่ งงานจาก ATP สามารถทาให้เกิดปฏิก ิรย ิ าเคมีภายในเซลล ์ดด้ 4 ่ กใช้แล้วสามารถสร ้าง ATP เมือถู กลับมาใหม่ดด้ 5 พลังงานในรู ป ATP ถูกนาดปใช้ทางาน ต่างๆภายในเซลล ์ 6 ้ ATP สร ้างขึน อย่างดร เรียกกระบวนการสร ้าง ATP ว่า Phosphorylation มีวธ ิ ก ี ารสร ้าง หลายแบบ 1. Oxidative phosphorylation 2. Substrate phosphorylation 3. Photophosphorylation 7 Oxidative phosphorylation การสร ้าง ATP จากการถ่ายทอด e- ผ่านสารนา eเช่น NADH, FADH2 ใน etransport chain ที่ mitochondria และมี O2 เป็ น ตัวร ับ e- ตัว สุดท้าย 8 Substrate phosphorylation ATP ถูกสร ้างโดย การถ่ายทอด ~P ่ จากสารทีมี พันธะเคมี พลังงานสู งกว่า มายัง ADP โดยตรง โดยมี enzyme กระตุน ้ 9 Photophosphorylation แสงทาให้ e- จากน้ า ถู กถ่ายทอดดป ตาม e- transport chain ใน chloroplast ดด้พลังงานในรู ป ATP 10 Metabolic pathway กระบวนการ metabolism เป็ นผลของปฏิก ิรย ิ า ้ เคมีทเกิ ี่ ดขึนในเซลล ์ ่ นจาก เริมต้ E1 A E2 B E3 C E4 D E ้ ในแต่ละขันตอนจะอาศ ัย enzymes เป็ นตัวเร่ง ให้เกิดปฏิก ิรย ิ า 11 Enzyme ช่วยเร่งให้เกิดปฏิก ิรย ิ าโดย ่ ่ ตัวเองดม่เปลียนแปลงเป็ นสารอืน เร่งปฏิก ิรย ิ าเฉพาะ การทางานต้องการ optimum factors 12 The induced fit between an enzyme and its substrate 13 The catalytic cycle of an enzyme 14 อต ั ราการเร่งปฏิก ิรย ิ าเคมีโดย enzyme ้ บ ขึนกั Temperture pH Inhibition (noncompetitive inhibition, Competitive inhibition) 15 Environmental factors affecting enzyme activity Temperature 16 pH 17 NAD+ = nicotinamide adenine dinucleotide 18 NAD+ พบในเซลล ์ ทางานร่วมกับ enzyme โดยเป็ นตัวร ับ eในปฏิก ิรย ิ า oxidation-reduction Oxidation H R C OH Dehydrogenase R’ + NAD+ R C R’’ + NADH + H+ O Reduction NAD+ = oxidized coenzyme NADH = reduced coenzyme 19 Cellular respiration รวมหมายถึง 2 กระบวนการ คือ - Aerobic cellular respiration - Fermentation 20 Aerobic cellular respiration ่ เป็ นกระบวนการย่อยสารอาหาร เพือให้ ดด้ ATP และมี O2 เป็ นตัวร ับ e- ตัวสุดท้าย Organic compounds + Oxygen (food) CO2 + H2O + energy 21 ่ แต่โดยทัวดป cellular respiration จะ อธิบายถึง Oxidation ของ glucose 6C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + energy 22 Fermentation เป็ นกระบวนการย่อยสารอาหาร ่ เพือให้ ดด้ ATP โดยมี organic compounds เป็ นตัวร ับ eเป็ น anaerobic process เป็ นการย่อยสลาย glucose เพียง บางส่วน ผลดด้ lactate (animal cell) หรือ CO2 + alcohol (yeast) ดด้ 2 ATP 23 Aerobic cellular respiration ประกอบด้วย Glycolysis Krebs cycle Electron transport chain (ETC) and oxidative phosphorylation 24 Aerobic cellular respiration 25 ่ างกายของเราเกิดการเผาผลาญ glucose ในเซลล ์ เมือร่ แล้ว ดด้ product ร่างกายทาอย่างดร คนเราหายใน O2 เข้าดปในปอด และร ับประทานอาหาร glucose ซึง่ O2 และ glucose เข้าดปในกระแสเลือด แล้ว เข้าดปในเซลล ์ ้ ่ cytoplasm ดด้ pyruvate Glycolysis เกิดขึนที Pyruvate เข้าดปใน mitochondria และถูกเผาผลาญ ต่อดป จนดด้ CO2 + H2O + พลังงานในรู ป ATP CO2 , H2O และ ATP แพร่ออกจาก mitochondria ดป ยัง cytoplasm ATP ถูกนาดปใช้ประโยชน์ภายในเซลล ์ CO2 แพร่ออก จากเซลล ์ เข้าดปในกระแสเลือด และหายใจออกดป ส่วน 26 H O จะถูกนาดปใช้ในเซลล ์ Glycolysis 27 ่ ่ทผิ โปรตีนทีอยู ี่ วของ mitochondria จะขนส่ง pyruvate เข้าดปใน mitochondria Net: 2 Pyruvate 2C2O 2 Acetyl CoA + 2NADH ออกจากเซลล ์ 28 Krebs cycle เกิดที่ mitochondria matrix 29 ใน 2 Krebs cycle / 1 Glucose 2 Acetyl CoA + 6NADH2 4CO2 e- transport chain +2 FADH2 + 2 ATP (substrate level phosphorylation) 30 The pathway of electron transport ETC ประกอบด้วย electron carrier molecules (ตัวร ับ e-)ที่ อยู ่ใน inner mitochondrial membrane ตัวร ับ e- จะร ับเฉพาะ e- H+ จะถูกปล่อย ออกมาและถูกส่งออกดป ที่ intermembrane 31 O2 จะเป็ นตัวร ับ e- ตัว สุดท้าย แล้วรวมกับ H+ กลายเป็ น- H2O + ½ O2 + 2e + 2H H20 สรุปว่า ETC ดม่ทาให้สร ้าง ATP โดยตรง แต่ทาให้ ่ ง เกิด H+ gradient ทีผนั ด้านในของ ่ าให้ mitochondria ซึงท สะสมพลังงานมาก ่ พอทีจะท าให้เกิด phosphorylation 32 ATP synthase เป็ น protein cmplex ทา ่ งเคราะห ์ ATP หน้าทีสั ่ ซึงจะท างานดด้โดยการ ดหลผ่านของ H+ การสร ้าง ATP แบบนี ้ เรียกว่า Chemiosmotic ATP synthesis 33 Electron transport chain and oxidative phosphorylation 34 Review: how each molecules of glucose yields many ATP molecules during cellular respiration 35 Fermentation (Backup ATP production) Glycolysis Pyruvate Lactate (animal) CO2 + alcohol (yeast) ่ ขึนอยู ้ หรือ อาจจะดด้ product อืนๆ ่ก ับ ่ ชวี ต ้ enzyme ในสิงมี ิ นัน 36 ผลของ fermentation จะดด้ 2ATP ่ จาก fermantation จะถู ก NADH ทีดด้ ่ ่ เปลียนเป็ น NAD+ เพือใช้ ใน glycolysis ดด้ 37 Alcohol fermentation (yeast) 38 Lactic acid fermentation (animal cell) 39 Pyruvate as a key junction in catabolism ผลของ Glycolysis คือ ่ pyruvate ซึงจะ ถูกเผาผลาญ ต่อดปด้วย fermentation หรือ aerobic cellular respiration แล้วแต่วา ่ จะอยู ่ ่ O2 ในภาวะทีมี หรือดม่ สาหร ับ ่ 40 เซลล ์ทีสามารถ ถึงแม้วา ่ fermantation จะดด้พลังงานน้อย แต่กส ็ าคัญ เพราะว่าทาให้ดด้ ATP อย่างรวดเร็ว ในร่างกายของเรา ่ างกาย muscle cell จะเกิด fermentation มากในขณะทีร่ ้ เช่น วิง่ fermentation เป็ น ทางานหนักในระยะเวลาสัน กระบวนการให้เกิด ATP และ lactate ใน muscle cell ใน ่ จานวนมากขึนท ้ าให้เกิดอาการเมือยล้ ่ ตอนแรก เมือมี า ่ ่ างกายหายใจ เนื่ องจากมีสภาพเป็ นกรดมาก เมือหยุ ดวิงร่ ่ ้ lactate จะถู ก แรงเป็ นการนาเอา O2 มาใช้เพิมมากขึ น ่ บ และถู กเปลียนเป็ ่ ส่งดปทีตั น pyruvate ในเซลล ์ของยีส ถ้ามี glucose จานวนมาก ยีสจะหายใจ ่ alcohol เพิม ่ แบบ anaerobic ดด้เป็ น alcohol เมือมี ้ จานวนมากขึนจะท าให้ยส ี ตายดด้ ่ นพบกระบวนการ fermentation จึง จากการทีค้ นามาใช้ประโยชน์ดด้มากมาย 41 The catabolism of various food molecules ร่างกายของเราดด้ พลังงานส่วนใหญ่จาก fats, proteins, disaccharides และ ่ น polysaccharides ทีกิ เข้าดป โมเลกุลเหล่านี ้ ถูกย่อยให้เป็ นโมเลกุล ่ กลงด้วย enzymes ทีเล็ ่ ซึงสามารถจะเข้ าดป ในกระบวนการ glycolysis หรือ Krebs cycle ดด้ 42