วิทยาศาสตร์

ฟิสิกส์

ไฟฟ้าสถิต (Static electricity หรือ Electrostatic Charges)

       เป็นปรากฏการณ์ที่ปริมาณประจุไฟฟ้าขั้วบวกและขั้วลบบนผิววัสดุมีไม่เท่ากันปกติจะแสดงในรูปการดึงดูด,การผลักกันและเกิดประกายไฟ

ประจุไฟฟ้า  (Charge)

          ประจุไฟฟ้าเป็นปริมาณทางไฟฟ้าปริมาณหนึ่งที่กำหนดขึ้นธรรมชาติ ของสสารจะประกอบด้วยหน่วยย่อยๆ  ที่มีลักษณะและ มีสมบัติเหมือนกันที่เรียกว่า อะตอม(atom)ภายในอะตอม จะประกอบด้วยอนุภาคมูลฐาน3ชนิดได้แก่  โปรตอน (proton)  นิวตรอน (neutron) และ อิเล็กตรอน (electron)โดยที่โปรตอนมีประจุไฟฟ้าบวกกับนิวตรอนที่เป็นกลางทางไฟฟ้ารวมกันอยู่เป็นแกนกลางเรียกว่านิวเคลียส (nucleus) ส่วนอิเล็กตรอน มี ประจุ ไฟฟ้าลบ จะอยู่รอบๆนิวเคลียส

          ตามปกติวัตถุจะมีสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้า กล่าวคือจะมีประจุไฟฟ้าบวกและประจุไฟฟ้าลบ เท่ากัน เนื่องจากในแต่ละอะตอมจะมีจำนวนอนุภาคโปรตอนและอนุภาคอิเล็กตรอนเท่ากัน  เป็นไปตามกฏการอนุรักษ์ประจุ ( Law of Conservation of Charge ) เมื่อนำวัตถุสองชนิดมาถูกันจะเกิดการถ่ายเทประจุระหว่างวัตถุทั้งสองชนิดทำให้วัตถุหนึ่งมีปริมาณประจุบวกมากกว่าประจุลบ  จึงมีประจุสุทธิเป็นบวก และวัตถุอีกอันหนึ่งมีปริมาณ ประจุลบมากกว่าประจุบวก  จึงมีประจุสุทธิเป็นลบ เราสามารถวัดค่าไฟฟ้าสถิตได้โดยใช้ Static Field Meter โดยหน่วยที่วัดคือ โวลท์

กฎของคูลอมบ์

            "แรงดูดหรือแรงผลักระหว่างประจุไฟฟ้าเป็นสัดส่วนโดยตรงกับผลคูณระหว่างประจุและเป็นสัดส่วนโดยผกผันกับกำลังสองของระยะ ทางระหว่างประจุนั้น"

F = แรงระหว่างประจุไฟฟ้า มีหน่วยเป็น นิวตัน

Q1 , Q2 = ประจุไฟฟ้าทั้งสอง มีหน่วยเป็น คูลอมบ์

R = ระยะห่างระหว่างประจุ มีหน่วยเป็น เมตร

k = ค่าคงที่ในกฎของคูลอมบ์ = 9000000000 Nm2/c2

หลักการ ประจุต่างกันจะดูดกันและประจุต่างกันจะผลักกัน

สนามไฟฟ้า

สนามไฟฟ้า คือ บริเวณรอบ ๆ ประจุไฟฟ้าที่ประจุไฟฟ้า

สามารถส่งอำนาจไปถึง ถ้า Q เป็นประจุ + จะได้รับแรงในทิศทางเดียวกับ สนามไฟฟ้า ถ้า Q เป็นประจุ - จะได้รับแรงในทิศตรงข้ามกับสนามไฟ ฟ้า

E = สนามไฟฟ้า มีหน่วยเป็น นิวตัน/คูลอมบ์

Q = ประจุไฟฟ้าที่ทำให้เกิดสนามไฟฟ้า

R = ระยะระหว่างประจุ

k = ค่าคงที่ 9x109 Nm2/c2

สนามไฟฟ้าระหว่างแผ่นโลหะคู่ขนานจะมีค่าคงที่

จุดสะเทิน คือ ตำแหน่งที่มีความเข้มของสนามไฟฟ้าเป็นศูนย์จุดสะเทินจะอยู่ระหว่างประจุทั้งสอง หรือภาย

นอกของ ประจุทั้งสอง จะขึ้นอยู่กับประจุไฟฟ้าทั้งสองดังนี้

1. ประจุไฟฟ้าชนิดเดียวกัน จุดสะเทินจะอยู่ระหว่างประจุทั้งสอง และอยู่ใกล้ประจุไฟฟ้าที่มีแรงทางไฟฟ้าน้อย

2. ประจุไฟฟ้าต่างชนิดกัน จุดสะเทินจะอยู่ภายนอกของประจุทั้ง สอง และอยู่ใกล้ทางประจุไฟฟ้าที่มีแรง

ไฟฟ้าน้อย Q2 < Q1

ศักย์ไฟฟ้า

ศักย์ไฟฟ้า คือ ระดับไฟฟ้าที่มีอยู่ในวัตถุนั้น ๆ ประจุลบจะเคลื่อนที่จากจุดที่มีศักย์ไฟฟ้าต่ำไปยังศักย์ไฟฟ้าสูงส่วนประจุบวกจะเคลื่อนที่จากจุดที่มีศักย์ไฟฟ้าสูงไปสู่จุดที่มีศักย์ไฟฟ้าต่ำ

V = ศักย์ไฟฟ้า มีหน่วยเป็น Volt

Q = ประจุไฟฟ้า

R = ระยะจากประจุไฟฟ้า ถึงจุดที่ต้องการหาศักย์ไฟฟ้า

k = ค่าคงที่ = 9000000000 Nm2/c2

ความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างจุด 2 จุด คือ ผลต่างระหว่างศักย์

ไฟฟ้าของ จุด 2 จุดนั้น

ความประจุไฟฟ้า

ความจุไฟฟ้า หมายถึง ความสามารถในการกักเก็บประจุของวัตถุ วัตถุที่สามารถรับประจุได้มากแต่ทำให้ศักย์ไฟฟ้าเพิ่มขึ้นน้อย แสดงว่า วัตถุนั้นมีความจุไฟฟ้ามากความจุไฟฟ้าของวัตถุใด ๆ จะเป็นอัตราส่วนระหว่างประจุไฟฟ้ากับศักย์ไฟฟ้าของวัตถุนั้น

C = ความจุไฟฟ้า มีหน่วยเป็นฟารัด (F) หรือคูลอมบ์/โวลต์

Q = ปริมาณประจุไฟฟ้า

V = ศักย์ไฟฟ้า

สัญญลักษณ์แทนตัวเก็บประจุ จะเป็นรูปแผ่นขนานด้วย

ขีด 2 ขีด

ความจุของวัตถุชนิดต่าง ๆ

1. ทรงกลม - ความจุจะแปรผันตามรัศมีของทรงกลมดังนั้นตัวนำทรงกลมใหญ่ จะมีความจุมากกว่าตัวนำทรงกลมเล็ก

C = ความจุไฟฟ้า

R = รัศมีของทรงกลม

k = ค่าคงที่

2. แผ่นโลหะที่ขนานกัน

C = ความจุไฟฟ้า

Q = ประจุไฟฟ้าโดยการเหนี่ยวนำ

V = ความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างแผ่นทั้งสอง

A = พื้นที่ของแผ่นโลหะ มีหน่วยเป็นตารางเมตร

d = ระยะระหว่างแผ่นโลหะ

การต่อตัวเก็บประจุ

1. แบบอนุกรม ประจุ Q แต่ละตัวจะเท่ากัน คือ

Qรวม = Q1 = Q2 = Q3

2. แบบขนาน ความต่างศักย์ระหว่างแต่ละตัวจะเท่ากันคือ

Vรวม = V1 = V2 = V3

Qรวม = Q1 + Q2 + Q3

CVAB = C1VAB + C2VAB + C3VAB

C = C1 + C2 + C3

ชีววิทยา

          ดีเอ็นเอ (DNA)คือ ชื่อย่อของสารพันธุกรรม มีชื่อแบบเต็มว่า กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (Deoxyribonucleic Acid) ซึ่งเป็นจำพวกกรดนิวคลีอิก(Nucleic acid) (กรดที่สามารถพบได้ในส่วนของใจกลางของเซลล์) ซึ่ง ดีเอ็นเอ (DNA) มักพบอยู่ในส่วนของนิวเคลียสของเซลล์ โดยพันตัวอยู่บนโครโมโซม(Chromosome) ดีเอ็นเอ (DNA)มักพบในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ได้แก่ คน (Human), สัตว์ (Animal), พืช (Plant), เห็ดและรา (Fungi), แบคทีเรีย (Bacteria), ไวรัส (Virus) (มีคนบางกลุ่มมีความเห็นว่า ไวรัสไม่ใช่สิ่งมีชีวิตเพราะมีองค์ประกอบบางอย่างไม่ครบ) เป็นต้น ดีเอ็นเอ (DNA) ทำการเก็บข้อมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งๆเอาไว้ ซึ่งมีลักษณะที่มีการผสมผสานมาจากสิ่งมีชีวิตรุ่นก่อน ซึ่งก็คือ รุ่นพ่อและแม่ (Parent) ทั้งยังสามารถถ่ายทอดลักษณะไปยังสิ่งมีชีวิตรุ่นถัดไป ซึ่งก็คือรุ่นลูก หรือ รุ่นหลาน (Offspring)

               ดีเอ็นเอ (DNA) มีรูปร่างเป็นเกลียวคู่(Double Helix) โดยมีพอลินิวคลีโอไทด์ (Polynucleotide) 2 สาย เรียงตัวในแนวที่ตรงกันข้ามกัน พอลินิวคลีโอไทด์(Polynucleotide)สายหนึ่งเรียงตัวในทิศทางจาก 3’ ไป 5’ ส่วนพอลินิวคลีโอไทด์(Polynucleotide)อีกสายหนึ่งเรียงตัวในทิศทาง 5’ ไป 3’ โดยที่พอลินิวคลีโอไทด์(Polynucleotide)ทั้ง 2 สายนี้ เอาส่วนที่เป็นน้ำตาลดีออกซีไรโบส(Deoxyribose Sugar)ไว้ด้านนอก หันส่วนที่เป็นเบสเข้าหากัน โดยเบสที่อยู่ตรงข้ามกันต้องเป็นเบสที่เข้าคู่กันได้(Complementary) ดีเอ็นเอ (DNA) จึงมีลักษณะคล้ายบันไดลิงที่บิดตัวทางขวา หรือบันไดเวียนขวา ขาหรือราวของบันไดแต่ละข้างก็คือการเรียงตัวของนิวคลีโอไทด์(Nucleotide) นิวคลีโอไทด์(Nucleotide)เป็นโมเลกุลที่ประกอบด้วยน้ำตาลดีออกซีไรโบส(Deoxyribose Sugar), หมู่ฟอสเฟต (Phosphate Group) (ซึ่งประกอบด้วยฟอสฟอรัสและออกซิเจน) และไนโตรจีนัสเบส (Nitrogenous Base) เบสในนิวคลีโอไทด์มีอยู่สี่ชนิด ได้แก่ อะดีนีน (Adenine, A) , ไทมีน (Thymine, T) , ไซโตซีน (Cytosine, C) และกัวนีน (Guanine, G) ขาหรือราวของบันไดสองข้างหรือนิวคลีโอไทด์ถูกเชื่อมด้วยเบส โดยที่ A จะเชื่อมกับ T ด้วยพันธะไฮโดรเจนแบบพันธะคู่ หรือ Double Bonds และ C จะเชื่อมกับ G ด้วยพันธะไฮโดรเจนแบบพันธะสามหรือ Triple Bonds (ในกรณีของดีเอ็นเอ (DNA)) และข้อมูลทางพันธุกรรมในสิ่งมีชีวิตชนิดต่าง ๆ เกิดขึ้นจากการเรียงลำดับของเบสในดีเอ็นเอ (DNA)นั่นเอง

                 ดีเอ็นเอ(DNA)มีสภาวะความเป็นกรดและมีสภาพประจุเป็นประจุลบ หากดีเอ็นเอ(DNA)ได้รับ รังสีเอ็กซ์(X-rays) หรือ ความร้อน หรือสารเคมีบางตัว จะทำให้พันธะไฮโดรเจนของเบสที่ยึดกันระหว่างในสายดีเอ็นเอ(DNA)ถูกทำลาย สายคู่ของดีเอ็นเอ(DNA)ที่ยึดเกาะกันจะแยกออกจากกัน เรียกว่า “การทำให้เสียสภาพ (Denaturation)” แต่ดีเอ็นเอ(DNA)สามารถกลับมาเป็นเกลียวคู่ได้ใหม่ เรียกว่า “การคืนสภาพ (Renaturation)” ดีเอ็นเอ(DNA)ในบริเวณที่มีเบส A และ T มากจะใช้อุณหภูมิในการแยกดีเอ็นเอ(DNA)น้อยกว่าบริเวณที่มีเบส G และ C มาก (เพราะ A กับ T เชื่อมกันด้วยพันธะไฮโดรเจนแบบพันธะคู่ หรือ Double Bonds จึงใช้พลังงานในการแยกน้อยกว่า C กับ G ซึ่งเชื่อมกันด้วยพันธะไฮโดรเจนแบบพันธะสาม)

               ผู้ค้นพบดีเอ็นเอ(DNA) คือ ฟรีดริช มีเชอร์ (Johann Friedrich Miecher) ในปี พ.ศ. 2412 (ค.ศ. 1869) แต่ยังไม่ทราบว่ามีโครงสร้างอย่างไร จนในปี พ.ศ. 2496 (ค.ศ. 1953) เจมส์ ดี. วัตสัน และฟรานซิส คริก (James D. Watson and Francis Crick)เป็นผู้รวบรวมข้อมูล และสร้างแบบจำลองโครงสร้างของดีเอ็นเอ(DNA) (DNA Structure Model)จนทำให้ได้รับรางวัลโนเบล(Nobel Prize in Physiology or Medicine in 1962) และนับเป็นจุดเริ่มต้นของยุคเทคโนโลยีทางดีเอ็นเอ (DNA Technology)

เคมี

สารชีวโมเลกุล

                การเคลื่อนไหวและการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ทุกชนิดล้วนเกิดจากการทำงานร่วมกันของเซลล์ต่าง ๆ ที่อยู่ในร่างกาย แต่การทำงานของเซลล์ต่าง ๆ ในร่างกายก็จำเป็นต้องอาศัยพลังงานด้วยเช่นกัน แล้วรู้ไหมว่าเซลล์ต่าง ๆ ที่อยู่ในร่างกายของเราได้รับพลังงานมาจากแหล่งใดบ้าง

แหล่งพลังงานที่ใช้เพื่อการทำงานของเซลล์ต่าง ๆ ในร่างกาย มีลักษณะเป็นพลังงานเคมีที่สะสมอยู่ในอาหารที่สิ่งมีชีวิตบริโภคเข้าไป โดยพลังงานเคมีที่สะสมอยู่ในอาหารเหล่านี้ ก็มีที่มาจากพืชเป็นผู้ผลิตโดยอาศัยกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงช่วยเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้กลายเป็นพลังงานเคมีเก็บสะสมไว้ในรูปของสารอาหารต่าง ๆ พลังงานเคมีที่สะสมในสารอาหาร จะสามารถส่งผ่านจากพืชซึ่งเป็นผู้ผลิตไปสู่สิ่งมีชีวิตชนิดอื่น ๆ ด้วยการกินต่อไปเป็นทอด ๆ ไปตามห่วงโซ่อาหาร โดยสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ก็จะมีการเก็บพลังงานเคมีที่ได้จากการบริโภคนี้ไว้ในรูปของสารอาหารที่แตกต่างกัน เราเรียกกลุ่มของสารอาหารซึ่งเป็นแหล่งเก็บพลังงานเคมีในสิ่งมมีชีวิตเหล่านี้ว่า สารชีวโมเลกุล (Biomolecule)

สารชีวโมเลกุล คืออะไร

               สารชีวโมเลกุล คือ สารอินทรีย์ในสิ่งมีชีวิต ซึ่งภายในโมเลกุลจะประกอบด้วยธาตุพื้นฐาน คือ คาร์บอน (C) ไฮโดรเจน (H) และออกซิเจน (O) หรือในบางโมเลกุลของโปรตีนอาจจะมีธาตุอื่น ๆ เพิ่มเติม คือ ธาตุไนโตรเจน (N) กำมะถัน (S) และฟอสฟอรัส (P) เป็นต้น

สารชีวโมเลกุลเป็นสารที่มีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตทุกชนิดอย่างยิ่ง โดยโมเลกุลของสารชีวโมเลกุลจะสามารถถูกย่อยให้เป็นโมเลกุลที่เล็กลง และนำเข้าสู่เซลล์เพื่อนำไปเผาผลาญเป็นพลังงานในการทำกิจกรรมต่าง ๆ ของชีวิต และสร้างความอบอุ่นให้แก่ร่างกาย นอกจากนี้สารชีวโมเลกุลจำพวกโปรตีนยังมีบทบาทสำคัญในการสร้างเซลล์และเนื้อเยื่อต่าง ๆ ของร่างกาย และยังเป็นสารสำคัญที่ใช้ในการสังเคราะห์สารที่จำเป็นต่อการทำงานของระบบต่าง ๆ ในร่างกายของสิ่งมีชีวิต เช่น ฮอร์โมน เอนไซม์ เป็นต้น  

สารชีวโมเลกุล คือสารเคมีต่าง ๆ ที่เป็นองค์ประกอบของสิ่งมีชีวิต เป็นสารอินทรีย์ที่มีธาตุคาร์บอนและไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบหลัก โดยทั่วไปมีขนาดโมเลกุลใหญ่มาก เมื่อเทียบกับโมเลกุลทั่วไป เพราะเกิดจากปฏิกิริยาควบแน่นของโมโน-เมอร์แต่ละชนิด พบอยู่ในสิ่งมีชีวิตเท่านั้น

ประกอบไปด้วย 4 ประเภทใหญ่ ๆ คือ

1. คาร์โบไฮเดรต (carbohydrates)

2. ไขมันและน้ำมัน หรือ ลิปิด (lipids)

3. โปรตีนและกรดอะมิโน (proteins)

4. กรดนิวคลีอิก (nucleic acids)

สารชีวโมเลกุลโดยส่วนใหญ่ เป็นสารที่มีขนาดใหญ่ (macromolecules)

ซึ่งประกอบขึ้นจากหน่วยย่อย ๆ  ดังนั้นจึงมีความจำเป็นต้องทำความเข้าใจหลักการของ polymer

Polymer เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ประกอบไปด้วยหน่วยย่อย (monomer) ที่เหมือนหรือคล้ายคลึงกัน การเกิดและการแตกสลายpolymer มีหลักคล้ายคลึงกัน โดยส่วนใหญ่ polymer เกิดจากปฏิกิริยา condensation ของ monomer ซึ่งมีการสูญเสียน้ำ (บางครั้งอาจเรียกว่าเป็นปฏิกิริยา dehydration) ในการแตกสลายของpolymer ต้องมีการนำน้ำเข้าไปใช้ในปฏิกิริยา จึงเรียกปฏิกิริยานี้ว่าhydrolysis

บทบาทสำคัญของสารชีวโมเลกุล

สารชีวโมเลกุลมีบทบาทสำคัญต่อการดำรงชีวิตมาก ร้อยละ 50 ของน้ำหนักตัวเราเป็นสารชีวโมเลกุลประเภทโปรตีน เซลล์ร่างกายมนุษย์ประกอบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์และนิวเคลียสซึ่งประกอบด้วยโปรตีนและไขมัน ไซโตพลาสซึมในเซลประกอบด้วยโปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต ผนังเซลล์ประกอบด้วยเซลลูโลส ซึ่งเป็นคาร์โบไฮเดรตชนิดหนึ่ง สารชีวโมเลกุลจึงมีบทบาทสำคัญต่อร่างกาย

โปรตีน

โปรตีน เป็นสารที่พบมากที่สุดในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต ค้นพบเมื่อปี พ.ศ. 2382 (ค.ศ. 1839) โดยมูลเดอร์ ซึ่งต่อมา

แบร์ซีเลียส เป็นผู้ตั้งชื่อว่าโปรตีน (Protein) ในภายหลัง

เนื้อหมู  อาหารโปรตีน

โปรตีน มาจากคำในภาษากรีก แปลว่า มีความสำคัญก่อน โดยทั่วไปในเซลล์ของพืชและสัตว์มีโปรตีนอยู่มากกว่าร้อยละ 50 ของน้ำหนักแห้ง ธาตุองค์ประกอบหลักของโปรตีนประกอยด้วยธาตุคาร์บอน ไฮโดรเจน ออกซิเจน และไนโตรเจน ซึ่งอาจมีธาตุอื่นอีก เช่น ฟอสฟอรัส กำมะถัน เหล็ก

โปรตีน (Protein)

          โปรตีนเป็นสารชีวโมเลกุลที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่และมีโครงสร้างที่ซับซ้อน  ประกอบด้วยธาตุต่าง ๆ คือ  ธาตุคาร์บอน (C) ไฮโดรเจน (H)  ไนโตรเจน (N)  และในบางชนิดอาจมีกำมะถัน (S) และฟอสฟอรัส (P)  เป็นองค์ประกอบร่วมด้วย

ในร่างกายของมนุษย์ประกอบด้วยโปรตีนถึงประมาณร้อยละ15-25  ของน้ำหนักตัว  โดยโปรตีนในร่างกายนอกจากจะมีบทบาทในการเผาผลาญให้พลังงานแก่ร่างกายแล้ว ยังช่วยในการเจริญเติบโต เป็นส่วนประกอบของกล้ามเนื้อ ยังช่วยในการเจริญเติบโต  เป็นส่วนประกอบของกล้ามเนื้อ และช่วยซ่อมแซมเนื้อเยื่อต่าง ๆ อีกทั้งยังเป็นส่วนประกอบของเอนไซม์และฮอร์โมนต่าง ๆ ที่ทำหน้าที่ในการควบคุมระบบต่างๆ ในร่างกายให้สามารถทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ

โปรตีนเป็นสารอาหารที่พบได้ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดทั้งที่เป็นพืชและสัตว์  โดยจะพบมากในเนื้อสัตว์และผลิตภัณฑ์จากสัตว์ต่าง ๆ เช่น เนื้อปลา เนื้อหมู ไข่ นม เนยจากสัตว์  เป็นต้น ส่วนในพืชจะพบมากในเมล็ดพืชตระกูลถั่วเช่น ถั่วลิสง ถั่วเหลือง  เป็นต้น

1.  องค์ประกอบและโครงสร้างของโปรตีน  โปรตีนเป็นสารประกอบที่มีขนาดโมเลกุลใหญ่  เกิดจากโมเลกุลของกรดอะมิโน  (amino acid)  จำนวนมากมาสร้างพันธะเชื่อมต่อกันจนเกิดเป็นสายยาว  โดยกรดอะมิโนมีลักษณะเป็นสารชีวโมเลกุลซึ่งประกอบด้วยหมู่ฟังก์ชันทั้งที่เป็นหมู่อะมิโน (-NH2) มีสมบัติเป็นเบส  และหมู่คาร์บอกซิล (-COOH)  ซึ่งมีสมบัติเป็นกรด

กรดอะมิโนต่าง ๆ จะมีการสร้างพันธะเชื่อมต่อกันเป็นสายยาวจนเกิดเป็นโมเลกุลของกรดอะมิโนต่าง ๆ ว่า พันธะเพปไทด์ (peptide bond)  ซึ่งเป็นพันธะที่เกิดขึ้นระหว่างหมู่คาร์บอกซิลและหมู่อะมิโนของกรดอะมิโนแต่ละโมเลกุล

เนื่องจากโปรตีนเกิดจากกรดอะมิโนจำนวนมากมาเชื่อมต่อกัน ดังนั้นสมบัติของโปรตีนจึงมีความสัมพันธ์กับชนิดของกรดอะมิโนที่เป็นองค์ประกอบ  สัดส่วนของกรดอะมิโนแต่ละชนิด  และลำดับการเรียงตัวของกรด  ซึ่งโปรตีนในธรรมชาติมีกรดอะมิโนอยู่ 20 ชนิด  ดังนั้นจึงสามารถเกิดเป็นโปรตีนชนิดต่าง ๆ มากมาย  โดยโปรตีนที่แตกต่างกันก็จะมีคุณสมบัติและบทบาทต่อร่างกายที่แตกต่างกันด้วย

สมบัติของโปรตีน สารชีวโมเลกุลประเภทโปรตีนมีสมบัติและความสามารถในการเกิดปฏิกิริยาเคมีต่าง ๆ ดังนี้

1)  โปรตีนไม่ละลายน้ำ  แต่อาจมีบางชนิดที่สามารถละลายน้ำได้บ้างเล็กน้อย

2)  มีสถานะเป็นของแข็ง

3)  เมื่อถูกเผาไหม้จะมีกลิ่นเหม็น

4)  สามารถเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส (Hydrolysis) โดยมีกรด  ความร้อน  หรือเอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา  ทำให้เกิดเป็นกรดอะมิโนจำนวนมาก

โปรตีน + น้ำ  ———–> กรด + กรดอะมิโนจำนวนมาก

5)  เมื่อโปรตีนได้รับความร้อน  หรือเมื่อสัมผัสกับสารละลายกรด  หรือสารละลายเบส  จะทำให้โครงสร้างของโปรตีนเสียไป  ไม่สามารถทำงานได้เหมือนเดิม  เรียกกระบวนการนี้ว่า  การแปลงสภาพโปรตีน  (denaturation of protein)

6)  โปรตีนสามารถเกิดปฏิกิริยากับคอปเปอร์ (II) -ซัลเฟต  (CuSO4) ในสภาพที่เป็นเบส เกิดเป็นตะกอนสีม่วง  สีม่วงอมชมพู หรือสีน้ำเงิน ซึ่งปฏิกิริยานี้สามารถใช้ในการทดสอบโปรตีนได้

3.  โปรตีนในร่างกาย  เมื่อเราบริโภคอาหารที่มีโปรตีน โปรตีนเหล่านั้นจะถูกย่อยสลายจนกระทั่งกลายเป็นกรดอะมิโน  แล้วถูกดูดซึมเข้าสู่เซลล์ต่าง ๆ ของร่างกาย  เพื่อนำไปสังเคราะห์โปรตีนที่เป็นประโยชน์ต่อร่างกาย  ดังนั้นกรดอะมิโนทุกชนิดจึงมีความจำเป็นต่อร่างกายอย่างยิ่ง  แต่เนื่องจากร่างกายของเราสามารถสังเคราะห์กรดอะมิโนได้เอง 12 ชนิด  ส่วนอีก 8 ชนิดเป็นกรดอะมิโนที่ต้องได้รับจากอาหาร  ดังนั้นจึงสามารถแบ่งชนิดกรดอะมิโนได้เป็น 2 ชนิด ตามความจำเป็นในการบริโภค  ดังนี้

1)  กรดอะมิโนจำเป็น  (Essential amino acids) เป็นกลุ่มของกรดอะมิโนที่ร่างกายสังเคราะห์เองไม่ได้  มีปริมาณไม่เพียงพอต่อความต้องการของร่างกาย  จำเป็นต้องได้รับจากอาหารต่าง ๆ ได้แก่  เทไทโอนีน (Methionine)  ทริโอนีน (Threonine)  ไลซีน (Lysine)  เวลีน (Valine)  ลิวซีน (Leucine)  ไอโซลิวซีน (Isoleucine)  เฟนิลอะลานีน (Phenylalanine)

และทริปโตเฟน (Tryptophan)  ส่วนในเด็กทารกจะต้องการรับกรดอะมิโนเพิ่มอีก 1 ชนิด  คือ  ฮิสติดีน (Histidine)  เพื่อช่วยในการเจริญเติบโต

2)  กรดอะมิโนที่ไม่จำเป็น  (Non-essential amino acids)  เป็นกรดอะมิโนที่ร่างกายสังเคราะห์เองได้  มีปริมาณเพียงพอต่อความต้องการของร่างกาย  ร่างกายไม่ค่อยคลาดแคลน

ร่างกายของคนเราจะนำกรดอะมิโนต่าง ๆ มาใช้สังเคราะห์เป็นโปรตีนซึ่งมีลักษณะแตกต่างกันไปตามบทบาทหน้าที่ของโปรตีนชนิดนั้น  ดังตัวอย่างเช่น

–  คอลลาเจน  (Collagen)  เป็นโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับระบบโครงสร้างร่างกาย  มีหน้าที่ในการสร้างเอ็นและกระดูกอ่อน

–  เคราติน (Keratin)  เป็นโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับระบบโครงสร้างร่างกาย  มีหน้าที่ในการสร้างขน  ผม  เล็บ  และผิวหนัง

–  อินซูลิน (Insulin)  เป็นโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับระบบฮอร์โมน  มีหน้าที่ควบคุมระดับน้ำตาลในกระแสเลือด

–  แอคติน  (Actin)  และไมโอซิน (Myosin)  เป็นโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับระบบการเคลื่อนไหวของร่างกาย  มีหน้าที่ควบคุมการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อ

–  ฮีโมโกลบิน  (Hemoglobin)  เป็นโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับระบบการลำเลียงสารในกระแสเลือด  มีหน้าที่ลำเลียงแก๊สออกซิเจนไปสู่เซลล์ต่าง ๆ ของร่างกาย

–  อิมมูโนโกลบูลิน  (Immunoglobulin)  เป็นโปรตีนที่เกี่ยวกับระบบคุ้มกันของร่างกาย  มีหน้าที่การสร้างภูมิคุ้มกัน

4.  โปรตีนจากอาหาร  จะเห็นได้ว่าโปรตีนมีส่วนเกี่ยวข้องกับกระบวนการดำรงชีวิต  และการเจริญเติบโตของมนุษย์เป็นอย่างยิ่ง ดังนั้นเราจึงควรให้ความสำคัญในการรับประทานอาหารประเภทโปรตีนอยู่เสมอ  โดยอาหารที่มีโปรตีนพบได้ทั้งอาหารที่มาจากสัตว์และจากพืช  ซึ่งโปรตีนทั้งสองแหล่งมีความแตกต่างกันดังนี้

1)  โปรตีนจากสัตว์เป็นโปรตีนที่มีคุณภาพสูง  ประกอบด้วยกรดอะมิโนจำเป็นอยู่อย่างครบถ้วน  ขณะที่โปรตีนจากพืชเป็นโปรตีนที่มีคุณภาพต่ำ  ประกอบด้วยกรดอะมิโนจำเป็นไม่ครบ 8 ชนิด เช่น  ข้าวเจ้าขาดไลซีน  ถั่วเหลืองขาดไทโอนีนและทริปโตเฟน เป็นต้น

2)  โปรตีนจากสัตว์เป็นโปรตีนที่ย่อยสลายได้ง่าย  ขณะที่โปรตีนจากพืชจะย่อยสลายได้ยากกว่าอาหารที่เป็นแหล่งโปรตีนชั้นดี ประกอบด้วยกรดอะมิโนจำเป็นอยู่อย่างครบถ้วน  ได้แก่  ไข่  และน้ำนม  ซึ่งนอกจากจะอุดมไปด้วยโปรตีนแล้ว  ยังประกอบด้วยไขมัน ธาตุแคลเซียม  เหล็ก  ฟอสฟอรัส  และวิตามินเออีกด้วย  จึงถือได้ว่าอาหารประเภทนี้เป็นอาหารที่มีคุณค่าทางโภชนาการสูง

ในแต่ละวันเราควรรับประทานอาหารประเภทโปรตีนอย่างน้อยวันละประมาณ 1 กรัมต่อน้ำหนักร่างกาย 1 กิโลกรัม  แต่ปริมาณที่แต่ละบุคคลต้องการอาจแตกต่างออกไปขึ้นอยู่กับอายุ เพศ  น้ำหนัก  และสภาพร่างกายของแต่ละบุคคลด้วย  เช่น  หญิงตั้งครรภ์  หญิงให้นมบุตรหรือผู้ป่วยจะต้องการโปรตีนมากกว่าปกติ  ส่วนในวัยทารกและวัยเด็กจะมีความต้องการโปรตีนในปริมาณที่มากกว่าวัยอื่น ๆ  ถ้าหากได้รับโปรตีนในปริมาณที่ไม่เพียงพอ  อาจจะก่อให้เกิดภาวะขาดโปรตีนหรือเป็นโรคตานขโมยได้  ดังนั้นเราจึงต้องให้ความสำคัญต่อการบริโภคอาหารของเรา  โดยการเลือกรับประทานอาหารให้ได้รับสารอาหารที่เป็นประโยชน์อย่างครบถ้วนในปริมาณที่เหมาะสม

คาร์โบไฮเดรต (Carbohydrate)

คาร์โบไฮเดรต (carbohydrate) เป็นสารชีวโมเลกุลที่ทำหน้าที่สะสมพลังงาน ที่พบในชีวิตประจำวันทั่วไปได้แก่ น้ำตาล แป้ง เซลลูโลส  และไกลโคเจน โดยที่ส่วนใหญ่พบแป้งและเซลลูโลสในพืช ส่วนไกลโคเจนพบในเซลล์เนื้อเยื่อ น้ำไขข้อและผนังเซลล์ของสัตว์

ข้าวหอมมะลิ ข้าวที่มีกลิ่นหอม อร่อย และดีที่สุดในโลก

คาร์โบไฮเดรต คือสารประกอบพวกพอลิไฮดรอกซีแอลดีไฮด์(poly hydroxy aldehyde) หรือพอลิไฮดรอกซีคีโตน (polyhydroxyketone) มีสูตรเอมพิริคัลเป็น Cn(H2O)m เช่น  กลูโคส

m = n = 6 จึงมีสูตรโมเลกุลเป็น C6H12O6 คำว่าคาร์โบไฮเดรตยังครอบคลุมไปถึงอนุพันธ์ที่เกิดจากไฮโดรลิซิสและอนุพันธ์อื่นของสารทั้งสองจำพวกอีกด้วย คาร์โบไฮเดรตพบมากในพืชโดยเกิดผ่านกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง (photosynthesis)

มันเทศ เป็นพืชที่มีคาร์โบไฮเดรตสูง

คาร์โบไฮเดรต  (Carbohydrate)

          คาร์โบไฮเดรตเป็นสารชีวโมเลกุลซึ่งประกอบด้วยธาตุหลัก 3ชนิด  ธาตุคาร์บอน (C)  ไฮโดรเจน (H)  และออกซิเจน (O)  มีบทบาทเป็นสารที่เป็นแหล่งพลังงานสำคัญในการประกอบกิจกรรมต่าง ๆ ของชีวิต  และมีบทบาทในองค์ประกอบของเยื่อหุ้มเซลล์ในสิ่งมีชีวิต  ผนังเซลล์ในพืช  เปลือกและกระดองของสัตว์บางชนิด  เช่น หอยทาก  ปู  กุ้ง  เป็นต้น

สารชีวโมเลกุลในกลุ่มคาร์โบไฮเดรตจะมีลักษณะเป็นสารประกอบอินทรีย์  (Organic compound)  ซึ่งมีธาตุหลัก ๆ อยู่ 3ชนิด  คือธาตุคาร์บอน (C)  ไฮโดรเจน (H)  และออกซิเจน (O)  ในธรรมชาติเราสามารถพบสารจำพวกคาร์โบไฮเดรตได้หลายชนิด  ซึ่งแต่ละชนิดก็มีจำนวนธาตุที่เป็นองค์ประกอบแตกต่างกัน

โดยปกติสารที่เป็นคาร์โบไฮเดรตจะมีอัตราส่วนจำนวนอะตอมของไฮโดรเจนต่อออกซิเจนเป็น 2 : 1  ดังนั้นสารคาร์โบไฮเดรตส่วนใหญ่จึงมีสูตรโมเลกุลเป็น (CH2O)n  หรือ  Cn(H2O)m  เมื่อ n และ mเป็นเลขจำนวนเต็มลงตัว  ตัวอย่างเช่น  C5H10O5,  C6H12O6,  C12H22O6 , C18H32O16  เป็นต้น  อาจมีสารคาร์โบไฮเดรตบางชนิดเท่านั้นที่มีอัตราส่วนจำนวนธาตุหรือสูตรโมเลกุลไม่เป็นตามที่กล่าวมา  ตัวอย่างเช่น  น้ำตามแรมโนส (Rhamnose)  ซึ่งมีสูตรโมเลกุลเป็น C6H12O5  เป็นต้น

คาร์โบไฮเดรตสามารถพบได้ทั่วไปตามส่วนต่าง ๆ ของพืช หรือผลิตภัณฑ์จากพืชซึ่งประกอบด้วยแป้งและน้ำตาล  เช่น  หัวเผือก หัวมัน  น้ำตาลทราบ  น้ำตาลปี๊บ  น้ำผึ้ง  ผัก  ผลไม้ที่มีรสหวาน  และข้าว  เป็นต้น

โดยคาร์โบไฮเดรตสามารถจำแนกตามจำนวนโมเลกุลของน้ำตาลที่เชื่อมโยงกันได้เป็น 3 กลุ่ม  คือ

มอนอแซ็กคาไรด์  ไดแซ็กคาไรด์  และโพลิแซ็กคาไรด์

1)  มอนอแซ็กคาไรด์  (Monosaccharide)  หรือน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว  มีลักษณะเป็นโมเลกุลซึ่งประกอบด้วยธาตุคาร์บอน 3-8  อะตอม  สามารถละลายน้ำได้ดีและมีรสหวาน  เป็นน้ำตาลที่มีขนาดโมเลกุลเล็กที่สุดไม่สามารถถูกย่อยให้เล็กลงกว่านี้ได้  ร่างกายสามารถดูดซึมนำไปใช้ได้ทันที น้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวสามารถแบ่งได้เป็นหลายชนิด  ซึ่งแต่ละชนิดอาจมี

สุตรโมเลกุลเหมือนกัน  แต่มีสูตรโครงสร้างที่แตกต่างกันได้  เช่น  ไรโบส  ไลโซส  ไซโลส  และอะราบิโนส  ซึ่งต่างก็มีสูตรโมเลกุลเป็นC5H10O5  เหมือนกัน  แต่มีสูตรโครงสร้างที่แตกต่างกัน

กาแลกโทส (galactose)  ฟรักโทส (fructose)  และกลูโคส (glucose)  เป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวที่พบได้มากในกระแสเลือด  มีสูตรโมเลกุลเป็น C6H12O6  เป็นน้ำตาลกลุ่มที่มีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตมาก

น้ำตาลแลกโทส  เป็นน้ำตาลที่มีความหวานน้อย  ไม่พบในธรรมชาติ  แต่ได้จากการย่อยสลายน้ำตาลแลกโทสในน้ำนม เป็นสารองค์ประกอบของระบบสมองและเนื้อเยื่อประสาท

น้ำตาลฟรักโทส  เป็นน้ำตาลที่มีความหวานมากที่สุด พบมากในน้ำผึ้ง  ผัก  และผลไม้ที่มีรสหวานต่าง ๆ โดยมักพบอยู่ร่วมกับซูโครสและกลูโคส  เป็นน้ำตาลที่มีบทบาทที่สำคัญในกระบวนการเผาผลาญอาหารของสิ่งมีชีวิต

น้ำตาลกลูโคส  เป็นน้ำตาลที่พบมากที่สุดในธรรมชาติ เป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงโดยพืชสีเขียว จากนั้นจึงถูกเปลี่ยนเป็นน้ำตาลรูปอื่น ๆ หรือคาร์โบไฮเดรตที่มีขนาดใหญ่ขึ้นเพื่อเก็บสะสมไว้ในส่วนต่าง ๆ ของพืชต่อไป  พบได้ในผลไม้ที่มีรสหวาน  น้ำผึ้ง  และในกระแสเลือด  น้ำตาลกลูโคสมีบทบาทสำคัญ  คือ  ช่วยให้กล้ามเนื้อมีการยืดหดตัว  ควบคุมการเต้นของหัวใจ  ช่วยให้การทำงานของระบบต่าง ๆ มีประสิทธิภาพมากขึ้น  และยังเป็นแหล่งพลังงานของร่างกายด้วย  โดยร่างกายจะสามารถเผาผลาญกลูโคสได้โดยอาศัยกลูโคสและแก๊สออกซิเจนเป็นสารตั้งต้น ได้ผลิตภัณฑ์คือพลังงานแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์  และน้ำ   ดังสมการ

C6H12O6 + 6O2                 ————->                    พลังงาน  +  6CO2 + 6H2O

เราสามารถทดสอบหาน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวได้  โดยใช้สารละลายเบเนดิกต์ซึ่งมีสีฟ้า  เมื่อสารละลายเบเนดิกต์ทำปฏิกิริยากับน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวจะเกิดเป็นผลิตภัณฑ์ซึ่งมีลักษณะเป็นตะกอบสีแดงอิฐของคอปเปอร์ (I)  ออกไซด์ (Cu2O)  โดยความเข้มของสีแดงอิฐที่สังเกตได้จะมีความสัมพันธ์กับปริมาณของน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวที่อยู่ในสารที่นำมาทดสอบ

2)  ไดแซ็กคาไรต์  (Disaccharide)  หรือน้ำตาลโมเลกุลคู่ ไดแซ็กคาไรด์หรือน้ำตาลโมเลกุลคู่  เป็นน้ำตาลที่เกิดจากน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวสองโมเลกุลมาเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเคมี  สามารถละลายน้ำได้  แต่เมื่อสิ่งมีชีวิตรับประทานเข้าไป  ร่างกายจะไม่สามารถเป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวก่อน  โดยน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวได้ 2โมเลกุล  น้ำตาลโมเลกุลคู่ที่สำคัญมีดังนี้

น้ำตาลซูโครส (sucrose)  หรือน้ำตาลทราย  หรือน้ำตาลอ้อยพบได้มากในอ้อย  ตาล  มะพร้าว  ผลไม้ที่มีรสหวานทุกชนิด  เมื่อถูกย่อยสลายจะได้น้ำตาลกลูโคสและน้ำตาลฟลุกโทส อย่างละ 1 โมเลกุล

น้ำตาลมอลโทส  (moltose)  พบได้มากในข้าวมอลต์ เมล็ดข้าวที่กำลังงอก  น้ำนมข้าว  และข้าวโพด  เมื่อถูกย่อยสลายจะได้น้ำตาลกลูโคส 2 โมเลกุล

น้ำตาลแลกโทส (lactose)  เป็นน้ำตาลซึ่งมีรสหวานน้อย  ย่อยสลายได้ยากกว่าน้ำตาลโมเลกุลคู่อื่น ๆ  พบมากในน้ำนม เมื่อย่อยสลายจะได้น้ำตาลกาแลกโทส  และน้ำตาลกลูโคส  อย่างละ1 โมเลกุล

น้ำตาลซูโครสเป็นน้ำตาลที่นิยมใช้ในการผลิตไวน์ โดยเมื่อนำน้ำผลไม้และน้ำตาลซูโครสมาหมักด้วยยีสต์ จะทำให้เกิดการย่อยสลายกลายเป็นน้ำตาลกลูโคสและน้ำตาลฟรัสโทสก่อน  จากนั้นจึงจะเข้าสู่กระบวนการหมักต่อไป  จนกระทั่งเปลี่ยนไปเป็นเอทิลแอลกอฮอล์  และแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์

3)  พอลิแซ็กคาไรด์ (Polysaccharide)  เป็นคาร์โบไฮเดรตที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่มาก  ประกอบด้วยน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวจำนวนหลายโมเลกุลมาเชื่อมต่อกัน พอลิแซ็กคาไรด์เป็นกลุ่มคาร์โบไฮเดรตที่ไม่มีรสหวาน ละลายน้ำได้ยากหรือไม่ละลายเลย  แบ่งออกเป็น 3 ชนิด  ได้แก่  แป้ง  เซลลูโลส  และไกลโคเจน

3.1)  แป้ง  (Starch)  เป็นพอลิแซ็กคาไรด์ที่เกิดจากกลูโคสหลายพันโมเลกุลเชื่อมต่อกัน ละลายน้ำได้เล็กน้อย  มีสูตรโมเลกุลเป็น  (C6H10O5)n  มีโครงสร้างทั้งที่เป็นแบบสายตรงยาว และเป็นแบบกิ่งก้านสาขา แป้งเป็นรูปแบบของคาร์โบไฮเดรตที่พืชใช้ในการเก็บสะสมอาหาร โดยพืชจะมีการเปลี่ยนน้ำตาลกลูโคสที่ได้จากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงให้มาอยู่ในรูปของแป้งแล้วเก็บไว้ตามส่วนต่างๆ โดยเฉพาะในเมล็ด  และหัวในดิน

แป้งเป็นโมเลกุลที่มีขนาดใหญ่  ร่างกายจึงไม่สามารถดูดซึมได้ทันที  ต้องมีการย่อยสลายให้กลายเป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวก่อนจึงจะสามารถดูดซึมได้ โดยในร่างกายของเราจะสามารถย่อยสลายแป้งให้กลายเป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวได้โดยอาศัยเอนไซม์อะไมเลส

3.2)  ไกลโคเจน (Glycogen)  เป็นพอลิแซ็กคาไรด์ที่มีขนาดโมเลกุลใหญ่กว่าแป้งมาก ประกอบด้วยโมเลกุลของกลูโคสหลายแสนหรืออาจถึงล้านโมเลกุลขึ้นไปมาเชื่อมต่อกันในลักษณะเป็นสายยาวมีกิ่งก้านสาขา ไกลโครเจนเป็นรูปแบบการเก็บสะสมอาหารที่พบในมนุษย์และสัตว์เท่านั้น  โดยร่างกายจะเปลี่ยนกลูโคสที่มีอยู่มากในกระแสเลือดให้เป็นไกลโคเจนเก็บไว้ในบริเวณกล้ามเนื้อและตับ และจะสามารถเปลี่ยนให้กลับมาเป็นกลูโคสได้ในภาวะที่ปริมาณน้ำตาลในเลือดลดต่ำลงหรือภาวะที่ร่างกายขาดสารอาหาร

3.3)  เซลลูโลส  (Cellulose)  เป็นพอลิแซ็กคาไรด์ที่เกิดจากการรวมตัวกันของกลูโคสหลายหมื่นโมเลกุล  การที่กลูโคสจำนวนมากมาต่อกันเป็นสายยาวจึงทำให้เซลลูโลสมีลักษณะเป็นเส้นใยยาวที่ไม่ละลายน้ำ เซลลูโลสมีบทบาทหน้าที่แตกต่างไปจากแป้งและไกลโคเจน คือ ไม่ได้เป็นรูปแบบการเก็บสะสมอาหารของสิ่งมีชีวิต แต่เป็นองค์ประกอบที่สำคัญของผนังเซลล์ของพืช ช่วยทำหน้าที่เพิ่มความแข็งแรงให้แก่ผนังเซลล์ของพืช

เซลลูโลสเป็นโมเลกุลที่มีขนาดใหญ่มาก ร่างกายของมนุษย์เราไม่สามารถย่อยสลายได้ แต่สามารถถูกย่อยสลายได้ในกระเพาะของสัตว์ที่กินพืชเป็นอาหาร  เนื่องจากในกระเพาะของสัตว์ที่กินพืชจะมีแบคทีเรียที่สามารถย่อยสลายเซลลูโลสให้เป็นกลูโคสได้

แม้ว่าร่างกายมนุษย์จะย่อยสลายเซลลูโลสไม่ได้ แต่เราก็ควรจะบริโภคเซลลูโลสอยู่เสมอ เนื่องจากการที่เซลลูโลสมีลักษณะเป็นเส้นใย ซึ่งช่วยกระตุ้นลำไส้ทำให้ขับถ่ายได้สะดวก ช่วยลดสารพิษที่ตกค้างอยู่ในลำไส้ จึงช่วยลดการเกิดโรคริดสีดวงทวารและโรคมะเร็งในลำไส้ได้ โดยเซลลูโลสจะมีอยู่มากในอาหารประเภทพืช  ผัก และผลไม้  เราจึงควรรับประทานอาหารเหล่านี้อยู่เสมอ

ไขมันและน้ำมัน (Fat and Oil)

          ไขมันและน้ำมันเป็นสารกลุ่มเดียวกันที่เรียกว่าลิพิด (Lipid) โดยทั้งไขมันและน้ำมันเป็นสารที่มีสมบัติใกล้เคียงกัน  คือ  เป็นสารที่มีองค์ประกอบหลักเป็นธาตุคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน ไม่ละลายน้ำ  เมื่ออยู่ในน้ำจะแยกออกจากน้ำเป็นชั้น  แต่สามารถละลายได้ดีในสารที่เป็นน้ำมัน หรือในตัวทำละลายอินทรีย์บางชนิด  เช่น แอลกอฮอล์  เป็นต้น

ความแตกต่างอย่างหนึ่งระหว่างไขมันและน้ำมัน  คือ  ไขมันจะมีสถานะเป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง  ส่วนน้ำมันจะมีสถานะเป็นของเหลว โดยทั้งไขมันและน้ำมันเป็นสารที่มีบทบาทต่อชีวิตของเราเป็นอย่างยิ่ง  เนื่องจากเป็นสารที่นิยมใช้ในการประกอบอาหารเพื่อเพิ่มรสชาติของอาหาร  ทำให้อาหารมีกลิ่นหอมน่ารับประทาน

ไขมันและน้ำมันสามารถพบได้ทั้งในพืชและสัตว์  โดยในพืชมักจะพบในส่วนของเมล็ด  เช่น  มะพร้าว  มะกอก  ปาล์ม  ถั่วเหลือง งา  เมล็ดฝ้าย เป็นต้น  ส่วนในสัตว์จะมีการสะสมไขมันไว้ตามเนื้อเยื่อใต้ผิวหนังบริเวณช่องท้องและส่วนอื่น ๆ  เช่น  ไขมันโค  ไขมันหมู ไข่แดง  เป็นต้น

1.  องค์ประกอบและโครงสร้างของไขมัน  ไขมันและน้ำมันมีลักษณะเป็นสารประกอบที่เรียกว่า  ไตรกลีเซอไรด์ (triglycerides) เกิดจากหลีเซอรอล (glycerol) 1 โมเลกุล  เข้าทำปฏิกิริยากับกรดไขมัน (fatty acids)  3 โมเลกุลโดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาและความร้อนร่วมด้วย

โดยกลีเซอรอล  และกรดไขมันซึ่งเป็นสารตั้งต้นในการผลิตไขมันและน้ำมัน  เป็นสารที่มีลักษณะดังต่อไปนี้

1.1  กลีเซอรอล  เป็นสารจำพวกแอลกอฮอล์  ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น  และมีรสหวาน  มีสูตรโมเลกุลเป็น C3H8O3

1.2  กรดไขมัน  เป็นกรดอินทรีย์ประเภทหนึ่ง  มีลักษณะเป็นโมเลกุลที่เกิดจากอะตอมของธาตุคาร์บอนและไฮโดรเจนมาเชื่อมต่อกันเป็นสายโซ่ยาว  มีปลายข้างหนึ่งเป็นหมู่ -COOH  (หมู่คาร์บอกซิล)

O

”

H – O – C – R

สัญลักษณ์ R  หมายถึง  หมู่ไฮโดรคาร์บอน  คือ  ส่วนที่เป็นสายโซ่ที่เกิดจากอะตอมของธาตุคาร์บอนและไฮโดรเจนมาเชื่อมต่อกัน  ซึ่งส่วนที่เป็นหมู่ไฮโดรคาร์บอนนี้เป็นส่วนที่มีผลทำให้เกิดเป็นกรดไขมันที่มีสมบัติแตกต่างกัน  โดยกรดไขมันสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท  คือ  กรดไขมันอิ่มตัว  และกรดไขมันไม่อิ่มตัว ดังนี้

–  กรดไขมันอิ่มตัว  (Saturated fatty acids)  เป็นกรดไขมันที่ในหมู่ไฮโดรคาร์บอนมีพันธะระหว่างอะตอมคาร์บอนทั้งหมดเป็นพันธะเดี่ยว  โมเลกุลจึงไม่สามารถรับไฮโดรเจนเพิ่มได้อีก  กรดไขมันชนิดนี้มีอะตอมคาร์บอนตั้งแต่

4-24 อะตอม  พบได้มากในไขมันสัตว์  และน้ำมันมะพร้าว  กรดไขมันอิ่มตัวเหล่านี้ ได้แก่  กรดสเตียริก  กรดปาล์มมิติก

กรดลอริก  เป็นต้น  กรดไขมันอิ่มตัวมีสมบัติแข็งตัวง่าย  มีจุดหลอมเหลวสูง  ไม่เหม็นหืน  เนื่องจากไม่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนที่มีอยู่ในอากาศ  แต่มีผลเสียคือหากรับประทานเข้าไปมากอาจทำให้เกิดการอุดตันของหลอดเลือดได้

–  กรดไขมันไม่อิ่มตัว  (Unsturated fatty acids)  คือ กรดไขมันที่ในหมู่ไฮโดรคาร์บอนมีพันธะระหว่างอะตอมคาร์บอนบางพันธะเป็นพันธะคู่  ซึ่งอาจมีพันธะคู่เพียงแห่งเดียวหรือหลายแห่งก็ได้ และผลจากการที่มีพันธะคู่  ทำให้โมเลกุลของกรดไขมันไม่อิ่มตัวมีจำนวนอะตอมไฮโดรเจนน้อยกว่ากรดไขมันอิ่มตัว ตัวอย่างของกรดไขมันไม่อิ่มตัว  ได้แก่

กรดไลโนเลอิก  กรดโอเลอิก เป็นต้น  กรดไขมันอิ่มตัวมีสมบัติแข็งตัวยากมีจุดหลอมเหลวต่ำ เมื่อตั้งทิ้งไว้ให้สัมผัสกับอากาศเป็นเวลานานจะเกิดกลิ่นเหม็นหืนได้

กรดไขมันบางชนิดร่างกายสามารถสังเคราะห์ขึ้นได้ แต่บางชนิดร่างกายก็ไม่สามารถสังเคราะห์ขึ้นได้  จึงต้องรับจากอาหารที่เรารับประทานเข้าไปเท่านั้น  เราเรียกกรดไขมันซึ่งร่างกายสังเคราะห์ขึ้นเองไม่ได้เหล่านี้ว่า  กรดไขมันจำเป็น  (Essential faty acids ; EFAs)  เช่น  กรดไลโนเลอิก, กรดแกมมาไลโนเลนิก เป็นต้น โดยมนุษย์จำเป็นต้องรับประทานกรดไขมันจำเป็นประมาณวันละ 2-4 กรัม อยู่เสมอ  ถ้าหากร่างกายของเราได้รับปริมาณกรดไขมันไม่เพียงพออาจจะมีผลทำให้ร่างกายชะงักการเจริญเติบโต  มีอาการอักเสบและติดเชื้อง่าย

เราสามารถทดสอบหากรดไขมันไม่อิ่มตัวได้  โดยวิธีการทดสอบกับไอโดดีน (I2)  เนื่องจากไอโอดีนสามารถเข้าทำปฏิกิริยากับกรดไขมันไม่อิ่มตัวในบริเวณที่เป็นพันธะคู่ระหว่างอะตอมคาร์บอน เกิดเป็นสารใหม่ที่ไม่มีสี  ดังนั้นหากสารใดที่มีกรดไขมันไม่อิ่มตัวอยู่มากก็จะยิ่งสามารถฟอกจากสีของไอโอดีนให้เจือจางลงได้มาก

2.  ประโยชน์ของไขมันและน้ำมัน  ไขมันและน้ำมันนอกจากจะเป็นสารที่มีความจำเป็นต่อร่างกายของสิ่งมีชีวิตแล้ว  มนุษย์ยังมีการนำไขมันและน้ำมันมาใช้ประโยชน์ในด้านอื่น ๆ อีกมากมาย  เช่น การปรับปรุงอาหารและการสังเคราะห์ผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ ในระดับอุตสาหกรรม ดังนี้

2.1  ประโยชน์ต่อร่างกายของสิ่งมีชีวิต  เมื่อร่างกายได้รับไขมันหรือน้ำมันแล้ว  ร่างกายจะมีการย่อยสลายให้กลายเป็นกรดไขมันเพื่อนำไปใช้ประโยชน์  ดังนี้

ให้พลังงานแก่ร่างกาย โดยไขมัน 1 กรัม  จะให้พลังงานประมาณ 9 กิโลแคลอรี

2.  สะสมไว้ใต้ผิวหนัง  ทำให้ร่างกายอบอุ่น  และช่วยป้องกันการกระทบกระเทือนของอวัยวะภายในร่างกาย

3.  เป็นพลังงานสำรองของร่างกาย  เมื่อร่างกายขาดพลังงานจากคาร์โบไฮเดรต

4.  เป็นส่วนประกอบของอวัยวะบางอย่าง  เช่น  เนื้องอก เส้นประสาท  เป็นต้น

5.  เป็นตัวทำลายวิตามินเอ, ดี, อีก  และเค  ร่างกายจึงสามารถดูดซึมวิตามินเหล่านี้เข้าสู่ร่างกายได้

6.  กรดไขมันบางชนิดเป็นสิ่งจำเป็นต่อกระบวนการเจริญเติบโต  การสืบพันธุ์  และป้องกันอาการผิวหนังอักเสบบางชนิด

2.2  ประโยชน์ในด้านอื่น ๆ  ไขมันและน้ำมันนอกจากจะมีประโยชน์ต่อร่างกายของสิ่งมีชีวิตแล้ว มนุษย์เรายังมีการใช้ประโยชน์จากไขมันและน้ำมันในด้านต่างๆ อีกมากมาย  ดังเช่น

1.  ด้านการปรุงอาหาร  เนื่องจากน้ำมันที่ใช้ปรุงอาหารเป็นสารที่มีจุดเดือดที่สูงมาก ทำให้น้ำมันสามารถเก็บความร้อนได้สูง  จึงสามารถใช้ในการปรุงอาหารทำให้อาหารสุกเร็ว

2.  ด้านอุตสาหกรรมการผลิตสบู่ เนื่องจากไขมันหรือน้ำมันจะสามารถทำปฏิกิริยากับสารละลายเบสได้ผลิตภัณฑ์ที่มีลักษณะเป็นไข  เมื่อละลายน้ำแล้วจะลื่น มีฟอง และผลิตภัณฑ์อีกชนิด คือ กลีเซอรอล

3.  ด้านอุตสาหกรรมการผลิตเนยเทียม ซึ่งผลิตขึ้นโดยการใช้กรดไขมันไม่อิ่มตัวมาทำปฏิกิริยาการเติมไฮโดรเจน  (Hydrogenation)  ที่ความดันสูง  และมีตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสม ทำให้พันธะคู่ของกรดไขไมันไม่อิ่มตัวถูกเติมไฮโดรเจนกลายเป็นพันธะเดี่ยว ดังนั้นกรดไขมันไม่อิ่มตัวจึงมีความอิ่มตัวมากขึ้น และมีจุดหลอมเหลวสูงขึ้น  จนมีลักษณะเป็นก้อนแข็ง

3.  ไขมันและคอเลสเตอรอล  คอเรสเตอรอล (Cholesterol) เป็นไขมันชนิดหนึ่งที่มีบทบาทสำคัญต่อร่างกาย เนื่องจากเป็นสารที่ร่างกายใช้เป็นสารเริ่มต้นในการสร้างฮอร์โมนเพศ น้ำดี สร้างวิตามินดี และการลำเลียงกรดไขมันในกระแสเลือด ในร่างกายมนุษย์จะสามารถสังเคราะห์คอเลสเตอรอลขึ้นเองได้ แต่ปริมาณที่สังเคราะห์ได้ไม่มากพอ จึงต้องได้รับเพิ่มจากอาหารต่าง ๆ เช่น อาหารทะเล ไข่แดง เป็นต้น

การับประทานอาหารซึ่งประกอบด้วยกรดไขมันชนิดอิ่มตัวในปริมาณที่มากเกินกว่าความต้องการของร่างกาย จะเป็นอันตรายต่อสุขภาพได้ เนื่องจากเมื่อร่างกายมีกรดไขมันอิ่มตัวปริมาณมาก กรดไขมันอิ่มตัวบางส่วนจะรวมตัวกับคอเลสเตอรอลในกระแสเลือดแล้วตกตะกอนเกาะอยู่ตามผนังหลอดเลือด เมื่อสะสมมาก ๆ ก็จะทำให้เกิดการอุดตันของหลอดเลือด ซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญของการเกิดโรคหลอดเลือดอุดตัน โรคหัวใจ และอาการอัมพาตได้

4. กรดนิวคลีอิก

กรดนิวคลีอิก (nucleic acid) เป็นสารพอลิเมอร์ธรรมชาติที่ประกอบด้วยหน่วยซ้ำ ๆ กันของนิวคลีโอไทด์(nucleotide) ดังนั้นจึงถือว่ากรดนิวคลีอิกเป็นพอลินิวคลีโอไทด์ (polynucleotide) กรดแอลฟาอะมิโนเป็นกรดคาร์บอกซิลิกที่มีหมู่ จำนวนหน่วยของนิวคลีโอไทด์ตะแตกต่างกันออกไปตามชนิดของกรดนิวคลีอิก ซึ่งมีขนาด<100 ไปจนถึงหลายล้านหน่วย

องค์ประกอบและโครงสร้างของกรดนิวคลีอิก

เมื่อไฮโดรไลซ์กรดนิวคลีอิกด้วยสภาวะที่อ่อนจะให้นิวคลีโอไทด์หลายหน่วย และเมื่อทำการไฮโดรไลซ์ต่อด้วยสภาวะที่แรงขึ้นจะได้เป็นกรดฟอสฟอริกและนิวคลีโอไซด์ แต่ถ้าใช้สภาวะที่แรงขึ้นไปอีกจะมีการไฮโดรไลซ์อย่างสมบูรณ์ โดยนิวคลีโอไซด์จะแตกออกเป็นเบสอินทรีย์และน้ำตาลไรโบสหรือดีออกซีไรโบส

ผลจากการทำไฮโดรลิซิสสรุปได้ว่า กรดนิวคลีอิกประกอบด้วยหน่วยย่อยที่เป็นกรดฟอสฟอริก เบสอินทรีย์ และน้ำตาลไรโบสหรือดีออกซีไรโบส

กรดนิวคลีอิกแบ่งเป็น 2 กลุ่ม ดังนี้

1) กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (Deoxyribonucleic acid ; DNA)

2) กรดไรโบนิวคลีอิก (Ribonucleic acid ; RNA)

กรดนิวคลีอิก (Nucleic acid)

          นอกจากคาร์โบไฮเดรต ไขมัน และโปรตีน ซึ่งเป็นสารชีวโมเลกุลที่มีหน้าที่ในการเผาผลาญให้พลังงานและเป็นองค์ประกอบแก่ส่วนต่างๆ ของร่างกายแล้ว  ในร่างกายของสิ่งมีชีวิตยังมีสารชีวโมเลกุลอยู่อีกชนิดซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่ง คือ กรดนิวคลีอิก

กรดนิวคลีอิก เป็นสารชีวโมเลกุลขนาดใหญ่  แบ่งได้เป็น 2ชนิด  คือ  กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (deoxyribonucleic acid)  หรืออาจเรียกสั้น ๆ ได้ว่า  ดีเอ็นเอ (DNA)  ซึ่งสามารถพบได้ในบริเวณนิวเคลียสของเซลล์  มีหน้าที่เก็บข้อมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต และถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุกรรมจากรุ่นพ่อแม่ไปสู่รุ่นลูก  ส่วนกรดนิวคลีอิกอีกชนิด คือ  กรดไรโบนิวคลีอิก (ribonucleic acid)  หรือเรียกสั้น ๆ ว่า  อาร์เอ็นเอ (RNA)  ซึ่งพบได้ในนิวเคลียสและไซโทพลาสซึมของเซลล์  มีหน้าที่ในการสังเคราะห์โปรตีนต่าง ๆ ดังนั้นกรดนิวคลีอิกจึงเป็นสารชีวโมเลกุลที่มีบทบาทสำคัญยิ่งในการกำหนดลักษณะต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต

1.  โครงสร้างและองค์ประกอบของกรดนิวคลีอิก  กรดนิวคลีอิกเป็นสารชีวโมเลกุลที่มีขนาดใหญ่  ประกอบด้วยโมเลกุลย่อย ๆ ที่เรียกว่า  นิวคลีโอไทด์ (nucleotide)  จำนวนมากมาสร้างพันธะโคเวเลนต์ต่อกันเป็นสายยาว โดยโมเลกุลนิวคลีโอไทด์จะประกอบด้วย 3หน่วยย่อย  ดังนี้

1)  น้ำตาลเพนโทส (pentose)  เป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวซึ่งประกอบด้วยคาร์บอน 5 อะตอม  มี 2 ชนิด  คือ  น้ำตาลไรโบส (ribose)  ซึ่งเป็นองค์ประกอบของอาร์เอ็นเอและดีออกซีไรโบส (deoxyribose)  ซึ่งเป็นองค์ประกอบของดีเอ็นเอ  โดยทั้งสองชนิดจะมีความแตกต่างกันคือ  น้ำตาลดีออกซีไรโบสจะมีอะตอมธาตุออกซิเจนน้อยกว่าน้ำตาลไรโบสอยู่ 1 อะตอม

2)  ไนโตรเจนเบส (nitrogenous base)  มีอยู่ทั้งสิ้น 5ชนิด  คือ  อะดีนีน (Adenine ; A),  กวานีน (Guanine ; G),  ไซโทซีน (Cytosine ; C),  ยูเรซิล (Uracil ; U)  และไทมีน (Thymine ; T) ซึ่งส่วนของไนโตรเจนเบสนี้จะเป็นส่วนที่กำหนดความแตกต่างของโมเลกุลนิวคลีโอไทด์  โดยในดีเอ็นเอจะประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ชนิดที่มีเบสเป็น A, C, G หรือ T  ขณะที่ในอาร์เอ็นเอประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ชนิดที่มีเบสเป็น A, C, G หรือ U

3)  หมู่ฟอสเฟต  เป็นบริเวณที่สามารถสร้างพันธะกับน้ำตาลเพนโทสของนิวคลีโอไทล์อีกโมเลกุล ทำให้โมเลกุลของนิวคลีโอไทด์แต่ละโมเลกุลสามารถเชื่อมต่อกันได้

เมื่อมีนิวคลีโอไทด์จำนวนแสนจนถึงล้านโมเลกุลขึ้นไปมาเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเคมี จนเกิดเป็นสายยาวของดีเอ็นเอหรืออาร์เอ็นเอ  โดยโครงสร้างของดีเอ็นเอจะมีลักษณะเป็นสายนิวคลีโอไทด์2 สาย อยู่เป็นคู่กันพันบิดเป็นเกลียวโดยมีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างกันด้วยพันธะไฮโดรเจน  ขณะที่อาร์เอ็นเอจะมีลักษณะเป็นสายนิวคลีโอไทด์เพียงสายเดียวที่มีการบิดม้วนเป็นเกลียว

พอลิเมอร์

               พอลิเมอร์ (Polymer) คือ สารประกอบที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ และมีมวลโมเลกุลมากประกอบด้วย หน่วยเล็ก ๆ ของสารที่อาจจะเหมือนกันหรือต่างกันมาเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโคเวเลนต์

มอนอเมอร์ (Monomer) คือ หน่วยเล็ก ๆ ของสารในพอลิเมอร์

พอลิเมอร์ แบ่งตามเกณฑ์ต่าง ๆ ดังนี้

แบ่งตามการเกิด

ก. พอลิเมอร์ธรรมชาติ เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เช่น โปรตีน แป้ง เซลลูโลส ยางธรรมชาติ

ข. พอลิเมอร์สังเคราะห์ เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากการสังเคราะห์เพื่อใช้ประโยชน์ต่าง ๆ เช่น พลาสติก ไนลอน ดาครอนและลูไซต์

แบ่งตามชนิดของมอนอเมอร์ที่เป็นองค์ประกอบ

ก. โฮมอลิเมอร์ เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยมอนอเมอร์ชนิดเดียวกัน เช่น แป้ง พอลิเอทิลีน PVC

 ข. โคพอลิเมอร์ เป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยมอนอเมอร์ต่างชนิดกัน เช่น โปรตีน พอลิเอสเทอร์

โครงสร้างของพอลิเมอร์

ก. พอลิเมอร์แบบเส้น

เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์สร้างพันธะต่อกันเป็นสายยาว โซ่พอลิเมอร์เรียงชิดกันมากว่าโครงสร้างแบบอื่น ๆ จึงมีความหนาแน่น และจุดหลอมเหลวสูง มีลักษณะแข็ง ขุ่นเหนียวกว่าโครงสร้างอื่นๆ ตัวอย่าง PVC พอลิสไตรีน พอลิเอทิลีน

ข. พอลิเมอร์แบบกิ่ง

เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์ยึดกันแตกกิ่งก้านสาขา มีทั้งโซ่สั้นและโซ่ยาว กิ่งที่แตกจาก พอลิเมอร์ของโซ่หลัก ทำให้ไม่สามารถจัดเรียงโซ่พอลิเมอร์ให้ชิดกันได้มาก จึงมีความหนาแน่นและจุดหลอมเหลวต่ำยืดหยุ่นได้ ความเหนียวต่ำ โครงสร้างเปลี่ยนรูปได้ง่ายเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ตัวอย่าง พอลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นต่ำ

ค. พอลิเมอร์แบบร่างแห

เป็นพอลิเมอร์ที่เกิดจากมอนอเมอร์ต่อเชื่อมกันเป็นร่างแห พอลิเมอร์ชนิดนี้มีความแข็งแกร่ง และเปราะหักง่าย ตัวอย่างเบกาไลต์ เมลามีนใช้ทำถ้วยชาม

ปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรเซชัน

พอลิเมอร์ไรเซชัน (Polymerization) คือกระบวนการเกิดสารที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ (พอลิเมอร์) จากสารที่มีโมเลกุลเล็ก (มอนอเมอร์)

ปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรเซชัน

ก. ปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรเซชันแบบเติม

ข. ปฏิกิริยาพอลิเมอร์ไรเซชันแบบควบแน่น 

ปิโตรเลียม

              ปิโตรเลียม เป็นสารประกอบไฮโดรคาร์บอนอันสลับซับซ้อน ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติในชั้นหินใต้พื้นผิวโลก มีธาตุที่เป็นองค์ประกอบหลักคือ ไฮโดรเจน และคาร์บอน ได้จากการสลายตัวของอินทรีย์สารจำนวนมาก ทับถมกันในหินตะกอน ภายใต้ความร้อนและความดันมหาศาล เมื่อนำมากลั่นจะได้ผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ เช่น ก๊าซหุงต้ม น้ำมันเบนซิน น้ำมันก๊าด น้ำมันดีเซล น้ำมันเตา ยางมะตอย รวมทั้งเคมีภัณฑ์ต่าง ๆ เช่น ปุ๋ยเคมี ยาปราบศัตรูพืช พลาสติก และยางสังเคราะห์ เป็นต้น

ชนิดของปิโตรเลียม

น้ำมันดิบ

น้ำมันดิบประกอบด้วยสารไฮโดรคาร์บอนชนิดระเหยง่ายเป็นส่วนใหญ่ แบ่งออกได้เป็น 3 ชนิด ตามคุณสมบัติและชนิดของไฮโดรคาร์บอน ที่ประกอบอยู่ คือ

น้ำมันดิบชนิดที่ไม่มีไขมาก (paraffin base)

น้ำมันดิบชนิดที่มียางมะตอยมาก (asphalt/naphthenic base)

น้ำมันดิบชนิดผสม (mixed base) เป็นน้ำมันดิบพื้นฐานชนิดผสมกันระหว่างชนิดมีไขมากและชนิดที่มียางมะตอยมาก

           น้ำมันดิบโดยทั่วไปจะมีสีดำหรือสีน้ำตาล มีกลิ่นคล้ายน้ำมันเชื้อเพลิงสำเร็จรูป

เมื่อน้ำมันดิบรวมอยู่กับน้ำ น้ำมันดิบจะลอยอยู่เหนือน้ำ

          ภายหลังจากผ่านกระบวนการกลั่นน้ำมันแล้วจะได้ผลิตภัณฑ์น้ำมันต่างๆ ซึ่งสามารถนำไปใช้ประโยชน์ เป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์ รถยนต์ รวมทั้งเตาเผา และเตาอบต่างๆ นอกจากนี้ยังสามารถใช้ประโยชน์เป็นเชื้อเพลิงเครื่องบินใบพัดและน้ำมันเชื้อเพลิงเครื่องบินไอพ่น เป็นน้ำมันก๊าด เป็นส่วนผสมของยาฆ่าแมลง สีทาบ้าน น้ำมันชักเงา น้ำยาทำความสะอาด เป็นเชื้อเพลิงบ่มยาสูบ อบพืชผลและใช้ในอุตสาหกรรมเซรามิก

แก๊สธรรมชาติ

โดยทั่วไปสามารถแบ่งหลักๆ ได้ 2 ประเภท ดังนี้

1.Dry gas หมายถึงแก๊สธรรมชาติที่ไม่มีส่วนผสมของแก๊สธรรมชาติเหลว (condensate) มีแต่แก๊สมีเทนเกือบร้อยเปอร์เซ็นต์ ทำให้มีราคาสูงกว่าแก๊สธรรมชาติชนิดอื่นๆ

2.Wet gas หมายถึง แก๊สธรรมชาติที่มีส่วนประกอบหลักเป็นพวกแก๊สธรรมชาติเหลว ได้แก่ โพรเพน บิวเทน เพนเทน และเฮกเซน แก๊สเหล่านี้จะกลายเป็นของเหลวได้ง่ายที่อุณหภูมิต่ำและความดันสูง ทาให้เกิดปัญหาในการขนส่งชนิดของก๊าซธรรมชาติ

ก๊าซมีเทนใช้ประโยชน์เป็นเชื้อเพลิงในอุตสาหกรรม เป็นวัตถุดิบสาหรับการผลิตปุ๋ย และอัดใส่ถังใช้เป็นเชื้อเพลิงรถโดยสาร

เอ็นจีวี ( Natural gas for vehicles - NGV) อีเทน และโพรเพนใช้เป็นวัตถุดิบในโรงงานอุตสาหกรรมปิโตรเคมี

ก๊าซปิโตรเลียมเหลว (Liquefied petroleum gas - LPG) ซึ่งประกอบด้วยโพรเพนและบิวเทน ใช้เป็นเชื้อเพลิงหุงต้ม เชื้อเพลิงสำหรับรถและอุตสาหกรรม

แก๊สโซลีนธรรมชาติ (Natural gas liquid - NGL) ส่งเข้าโรงกลั่นเพื่อกลั่นเป็นน้ำมันเบนซินแก๊สธรรมชาติ