หลั�กการทางเคมี�ของสิ่��งมี�ชี�วิ�ต

The hierarchy of biological order from atom to organism

สิ่สิ่ารต�างๆในธรรมีชีาต�ประกอบด้�วิยธาต

Sodium Chlorine Sodium chloride

The sodium metal combines with the poisonous gas chlorine to form the edible compound sodium chloride, or table salt.

+

ธาต ท��มี�ควิามีจำ"าเป#นต�อสิ่��งมี�ชี�วิ�ตมี�มีากกวิ�า 25 ชีน�ด้ แต�มี�เพี�ยง 4 ชีน�ด้น�'นท��เป#นองค(ประกอบหลั�ก ได้�แก�

Carbon ( C)

Hydrogen (H)

Oxygen (O)

Nitrogen (N)

(มีากกวิ�า 95% ของน"'าหน�กต�วิ)

The effect of nitrogen deficiency in corn

Goiter, iodine deficiency

ธาต เหลั�าน�'ลั�วินมี�ควิามีจำ"าเป#นต�อสิ่��งมี�ชี�วิ�ตท�'งสิ่�'น ถ้�าขาด้ธาต ใด้ธาต หน+�งอาจำท"าให�เก�ด้ควิามีผิ�ด้ปกต�แลัะอาจำถ้+งตายได้�

โครงสิ่ร�างอะตอมีอะตอมีเป#นโครงสิ่ร�างท��เลั.กท��สิ่ ด้ของ

ธาต ท��มี�สิ่มีบ�ต�เฉพีาะต�วิของธาต หน+�งๆ โครงสิ่ร�างอะตอมีประกอบด้�วิยอน ภาคหลั�ก ค1อ

โปรตอน (Proton)

อ�เลั.กตรอน (Electron)

แลัะ น�วิตรอน (Neutron)

Helium (He) atom

อะตอมีของธาต ฮี�เลั�ยมี (He) มี� proton แลัะ neutron อย�างลัะ 2 อน ภาคอย3�ในน�วิเคลั�ยสิ่ แลัะ electron 2 อน ภาควิ��งอย3�รอบนอก

อะตอมีของธาต แต�ลัะธาต มี�จำ"านวินอน ภาคต�างๆไมี�เท�าก�น

ให�น�สิ่�ตทบทวินเร1�อง ธาต แลัะ อะตอมี ท��เร�ยนในชี�'นมี�ธยมีปลัายแลั�วิด้�วิย

ตนเอง

Isotopes

ธาต บร�สิ่ ทธ�4ในธรรมีชีาต� ประกอบด้�วิยอะตอมีท��มี�จำ"านวิน proton เท�าก�น แต�มี�จำ"านวิน neutron ในน�วิเคลั�ยสิ่ไมี�เท�าก�น อะตอมีเหลั�าน�'มี�ค ณสิ่มีบ�ต�ทางเคมี�เหมี1อนก�น เร�ยกอะตอมีเหลั�าน�'วิ�า Isotopes ต�วิอย�างเชี�น

C ประกอบด้�วิย isotopes ต�างก�น 3 ชีน�ด้ ได้�แก�

C , C , C

12

6

13

6

14

6

C เก�ด้การปลัด้ปลั�อยพีลั�งงานหร1ออน ภาคออกมีาตลัอด้เวิลัา หร1อมี�การสิ่ลัายต�วิ เร�ยก isotope ท��สิ่ลัายต�วิได้�วิ�า radioactive isotope (สิ่ารก�มีมี�นตร�งสิ่�) Radioactive isotope ของธาต แต�ลัะชีน�ด้มี�ค�าคร+�งชี�วิ�ต (half life) เฉพีาะต�วิ น�กวิ�ทยาศาสิ่ตร(จำ+งใชี� radioactive isotope ในการหาอาย ของซากสิ่��งมี�ชี�วิ�ตได้�

14

6

Using radioactive isotopes to study cell chemistry

The PET scan, a medical use for radioactive isotopes

การรวิมีก�นของอะตอมีเป#นโมีเลัก ลั ด้�วิยแรงย+ด้เหน��ยวิระหวิ�างอะตอมีวิ�ธ�ต�างๆ หร1อด้�วิย chemical bond ต�างๆ ได้�แก�

Covalent bond

Hydrogen bond

Ionic bond

Van der Waals interaction

Hydrophobic interaction

ให�น�สิ่�ตทบทวินรายลัะเอ�ยด้ด้�วิยตนเอง

Covalent bond

Covalent bond มี�ควิามีแข.งแรงมีาก ต�องใชี�ควิามีร�อนสิ่3งจำ+งจำะท"าลัายพี�นธะน�'ได้�

Hydrogen bondเป#นพี�นธะท��เก�ด้จำากอะตอมีของ H+ ท��

เก�ด้พี�นธะก�บอะตอมีท��มี�ค�า electronegativity สิ่3ง ท"าให�อะตอมีของ H+ มี�ประจำ เป#นบวิกน�อยๆ แลัะพีร�อมีท��จำะเก�ด้แรงด้+งด้3ด้ก�บอะตอมีท��มี�ค�า electronegativity สิ่3งในโมีเลัก ลัอ1�นๆท��มี�ประจำ เป#นลับน�อยๆ เชี�น โมีเลัก ลัของน"'า

Polar covalent bonds in a water molecule

H2O

Ionic bondIonic bond แรงย+ด้เหน��ยวิระหวิ�าง

อะตอมีเป#นผิลัมีาจำากแรงด้+งด้3ด้ของประจำ ด้�งน�'นพี�นธะชีน�ด้น�'มี�ควิามีแข.งแรงมีาก/น�อยข+'นอย3�ก�บสิ่ภาพีแวิด้ลั�อมีของโมีเลัก ลั

ต�วิอย�างเชี�น โมีเลัก ลัของ NaCl ในต�วิกลัางท��เป#นน"'า ionic bond ถ้3กท"าลัายได้�ง�าย เน1�องจำากข�'วิของโมีเลัก ลัของน"'าไปรบกวินแรงด้+งด้3ด้ของประจำ

Electron transfer and ionic bonding

A sodium chloride crystal

A hydrogen bond

Van der Waals interaction

Ionic bond

Hydrogen bond

เป#น bond ท��มี�ควิามีแข.งแรงน�อย แต�มี�ควิามีสิ่"าค�ญมีากในสิ่��งมี�ชี�วิ�ต เน1�องจำากท"าให�สิ่ารโมีเลัก ลัขนาด้ใหญ� เชี�น Protein แลัะ Nucleic acid สิ่ามีารถ้คงร3ปของโครงสิ่ร�างอย3�ได้�

ควิามีสิ่"าค�ญของน"'า

Hydrogen bonds between water molecules

แต�ลัะโมีเลัก ลัของน"'าสิ่ามีารถ้สิ่ร�าง H-bond ก�บโมีเลัก ลัของน"'าใกลั�เค�ยงได้�สิ่3งสิ่ ด้ถ้+ง 4bonds

การท��น"'ามี� H-bond เป#นจำ"านวินมีากน�'เอง ท"าให�น"'ามี�ค ณสิ่มีบ�ต�เฉพีาะต�างจำากของเหลัวิอ1�นๆ

Water transport in plants

Walking on water Evaporative cooling

Oceans and lakes don’t freeze solid because ice floats

A crystal of table salt dissolving in water

น"'าเป#นต�วิท"าลัายท��ด้� โด้ยเฉพีาะอย�างย��งสิ่ารประกอบท��มี�ข�'วิหร1ออ�ออนท��มี�ประจำ

A water-soluble protein

ควิามีสิ่"าค�ญของ carbon

สิ่ารอ�นทร�ย( (organic molecules) ต�างๆในสิ่��งมี�ชี�วิ�ต เป#นสิ่ารท��มี� Carbon เป#นองค(ประกอบแกนกลัาง

สิ่าเหต ท�� Carbon สิ่ร�างสิ่ารประกอบต�างๆได้�หลัากหลัาย เพีราะ อะตอมีของ Carbon สิ่ามีารถ้สิ่ร�าง covalent bond ได้�ถ้+ง 4 bonds

The shapes of three simple organic molecules

Covalent bond ท��เก�ด้ข+'น อาจำต�อก�บอะตอมีของ Carbon ให�เป#นโมีเลัก ลัของสิ่ารท��เป#นสิ่ายยาวิ หร1อแตกเป#นก��ง หร1อต�อเป#นวิงแหวินก.ได้�

ท"าให�เก�ด้เป#นสิ่ารประกอบชีน�ด้ต�างๆท��มี�สิ่มีบ�ต�แตกต�างก�น

Variations in carbon skeletons

สิ่ารบางชีน�ด้อาจำมี�สิ่3ตรโมีเลัก ลัเหมี1อนก�นแต�มี�การเร�ยงต�วิของอะตอมีแตกต�างก�น แลัะมี�สิ่มีบ�ต�ทางเคมี�แลัะชี�วิวิ�ทยาแตกต�างก�น เร�ยกสิ่ารเหลั�าน�'วิ�า Isomer

Three types of isomers

นอกจำากน�' functional group ก.เป#นสิ่�วินสิ่"าค�ญของโมีเลัก ลัซ+�งท"าให�สิ่ารต�างๆมี�สิ่มีบ�ต�ทางเคมี�แลัะชี�วิวิ�ทยาแตกต�างก�นมีากย��งข+'น

A comparison of functional groups of female (estradiol) and male (testosterone) sex hormones

นอกจำากน�' functional group ก.เป#นสิ่�วินสิ่"าค�ญของโมีเลัก ลัซ+�งท"าให�สิ่ารต�างๆมี�สิ่มีบ�ต�ทางเคมี�แลัะชี�วิวิ�ทยาแตกต�างก�นมีากย��งข+'น

http://www.sc.chula.ac.th/courseware/bio-u2/ppt/b01.ppt