4. เคมีที่เป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต1

หนว่ ยการเรียนรู้ท่ี 2 เคมีที่เป็นพน้ื ฐานของสงิ่ มชี วี ิต

อะตอม ธาตุ และสารประกอบ

นางสาววชิ ดุ า พรหมคงบุญ
รายวิชาชีววิทยา 1 (31241) ชนั้ มธั ยมศกึ ษาปีที่ 4

ผลการเรียนรู้

3. สืบค้นขอ้ มลู อธิบายเกย่ี วกบั สมบัติของน้าและบอก
ความสา้ คญั ของนา้ ที่มตี ่อสง่ิ มีชีวติ และยกตวั อยา่ งธาตุ
ชนิดตา่ ง ๆ ทีม่ คี วามสา้ คญั ตอ่ ร่างกายสง่ิ มีชีวิต

แบบตรวจสอบความรู้ก่อนเรยี น

ตวั เลขแสดงจ้านวนโปรตอนในอะตอม เรยี กว่า เลขมวล ส่วน
ผลรวมของจ้านวนโปรตอนกบั นิวตรอนเรยี กว่า เลขอะตอม

อิเลก็ ตรอนท่ีอยใู่ นระดบั พลงั งานชนั้ นอกสดุ ทเ่ี คลอื่ นที่รอบ
นิวเคลยี ส เรยี กว่า เวเลนซอ์ ิเลก็ ตรอน

โปรตอนและนวิ ตรอนมีประจุไฟฟ้าบวก ส่วนอเิ ลก็ ตรอนมีประจุ
ไฟฟา้ ลบ

แบบตรวจสอบความรกู้ ่อนเรียน

พนั ธะเคมที ่ีมีการให้และรับอิเลก็ ตรอนระหว่างอะตอมหรือไอออน
ยึดเหน่ียวกนั ดว้ ยแรงดึงดูดระหวา่ งประจุไฟฟา้ ทต่ี ่างกัน การยดึ
เหนยี่ วนเ้ี ปน็ พนั ธะโคเวเลนต์

ธาตแุ ต่ละชนิดมสี มบตั เิ ฉพาะตวั และมีสมบัติทางกายภาพบาง
ประการเหมือนกันและบางประการตา่ งกนั ซึ่งสามารถนา้ มาจัด
กล่มุ ธาตเุ ปน็ โลหะ อโลหะ และกึ่งโลหะ

ปฏกิ ิรยิ าเคมีเป็นกระบวนการทที่ า้ ใหส้ ารเกิดการเปลยี่ นแปลงทาง
เคมแี ลว้ มสี ารใหม่เกิดขน้ึ

แบบตรวจสอบความรกู้ อ่ นเรยี น

การเกิดปฏิกิริยาเคมอี าจสังเกตไดจ้ ากการเปล่ียนแปลงของสีหรอื
กลน่ิ ท่ตี ่างไปจากสารเดมิ การมฟี องแก๊ส หรอื ตะกอนเกิดข้ึน หรอื
มีการเพ่มิ หรือลดของอุณหภมู ิ
การหลอมเหลวของนา้ แขง็ หรอื การระเหยกลายเปน็ ไอนา้ จดั เป็น
ปฏกิ ิรยิ าเคมี

เมื่อเกดิ ปฏิกิรยิ าเคมี อะตอมของสารต้ังตน้ จะมกี ารจดั เรยี งตัว
ใหมไ่ ด้เป็นสารผลิตภณั ฑ์ โดยอะตอมแตล่ ะชนิดก่อนและหลงั
เกดิ ปฏิกริ ยิ าเคมมี ีจ้านวนเทา่ กันแต่มวลรวมของสารต้งั ต้นอาจจะ
ไม่เท่ากบั มวลรวมของสารผลติ ภณั ฑก์ ็ได้

สารเคมีท่เี ป็นพน้ื ฐานของส่ิงมีชีวติ

• ในร่างกายของสง่ิ มีชวี ติ
ประกอบไปด้วยโมเลกุลของ
สารเคมีหลายชนิด

• โมเลกุลของสารเหล่าน้ันเกิดจาก
อะตอมของธาตุทเี่ ป็นพ้ืนฐาน
ของสงิ่ มชี วี ติ ไดแ้ ก่ คาร์บอน
ไฮโดรเจน ออกซิเจน และ
ไนโตรเจน

อะตอม ธาตุ และสารประกอบ

อะตอม ธาตุ และสารประกอบ

 อนุภาคท่เี ลก็ ท่สี ดุ ของธาตุเรียกว่า อะตอม (atom) ซึ่งประกอบด้วย

อิเล็กตรอนวิง่ วนรอบนวิ เคลียสทปี่ ระกอบดว้ ยโปรตอน + นวิ ตรอน

เวเลนซอ์ ิเล็กตรอน
(valence electron)

อะตอม ธาตุ และสารประกอบ

สัญลกั ษณน์ ิวเคลยี ร์

โปรตรอน + นิวตรอน

โปรตรอน โปรตรอน = 6
**นวิ ตรอน = เลขมวล - เลขอะตอม นวิ ตรอน = 6
อิเล็กตรอน = 6

อะตอม ธาตุ และสารประกอบ

 ตรวจสอบความเขา้ ใจ

 จา้ นวนเวเลนซ์  โปรตอน = 29  โปรตอน = 17  โปรตอน = 4
อิเล็กตรอน = 4 นวิ ตรอน = 34 นวิ ตรอน = 19 นิวตรอน = 5

อิเล็กตรอน = 29 อเิ ลก็ ตรอน = 18 อิเล็กตรอน = 2

อะตอม ธาตุ และสารประกอบ

 ธาตุ (element) คอื สารบริสุทธ์ิทป่ี ระกอบด้วยธาตุ / สารชนดิ เดยี ว
ไม่สามารถแยกหรือสลายออกเปน็ สารอืน่ ได้

อะตอม ธาตุ และสารประกอบ

 สารประกอบ (Compound) เปน็ สารบรสิ ุทธ์ิท่ปี ระกอบด้วยอะตอม
ของธาตุตงั้ แต่ 2 ชนดิ ขึ้นไปมารวมกัน ดว้ ยแรงยึดเหนยี่ วทางเคมี เกดิ
เปน็ สารชนดิ ใหม่

อะตอม ธาตุ และสารประกอบ

พนั ธะเคมี (Chemical bond)

การรวมตัวของอะตอมเกิดแรงยึดเหน่ยี วเรยี กวา่ พนั ธะเคมี ซึ่ง
เกยี่ วขอ้ งกบั เวเลนซ์อเิ ล็กตรอนของคอู่ ะตอมท่ีรว่ มสรา้ งพนั ธะกัน

 พันธะโควาเลนต์ (Covalent bond)
 พนั ธะไอออนิก (Ionic bond)
 พันธะไฮโดรเจน (Hydrogen bond)

อะตอม ธาตุ และสารประกอบ

 พันธะโควาเลนต์ (Covalent bond)
การยดึ เหนยี่ วระหว่างอะตอมของธาตุ 2 อะตอม โดยใชเ้ วเลนซ์

อิเล็กตรอนรว่ มกนั

อะตอม ธาตุ และสารประกอบ

 พนั ธะไอออนกิ (Ionic bond)
เกดิ แรงยดึ เหนย่ี วระหวา่ งประจุไฟฟา้ ของไอออนบวก และ

ไอออนลบ

อะตอม ธาตุ และสารประกอบ

 พันธะไฮโดรเจน (Hydrogen bond)
เกิดแรงยดึ เหนีย่ วระหว่างโมเลกลุ โดยอาจเกดิ จากโมเลกลุ ชนดิ

เดียวกนั หรอื ตา่ งชนิดกัน

สารเคมีท่เี ปน็ พื้นฐานของสิ่งมชี วี ติ

สารเคมีท่เี ปน็ พ้ืนฐานของส่ิงมชี ีวติ

ความแตกตา่ งระหวา่ งสารเคมีในร่างกาย: สารอนิ ทรีย์ และ สารอนนิ ทรยี ์

สมบัติ สารอนนิ ทรีย์ สารอินทรีย์

ธาตุทเ่ี ป็น ธาตทุ กุ ชนิด ยกเว้น มีธาตคุ ารบ์ อนและธาตุไฮโดรเจน เปน็ องค์ประกอบ
องค์ประกอบ คาร์บอน หลัก และมีธาตอุ ่ืน ๆ เปน็ องค์ประกอบร่วม

พันธะเคมี มีทงั้ พนั ธะโคเวเลนตแ์ ละ พนั ธะโคเวเลนต์
พันธะไอออนิก

การละลายน้า ส่วนมาก ละลายน้าไดด้ ี ส่วนมาก ไมล่ ะลายน้า ยกเวน้ พวกโมเลกลมุ ีข้ัว
ขนาดเลก็

จุดเดือด - จดุ คอ่ นขา้ งสงู คอ่ นข้างต้่า
หลอมเหลว

ตวั อย่างของสาร แคลเซียม โซเดียม เหล็ก โปรตีน คารโ์ บไฮเดรต แอลกอฮอล์ ลิพิด
ไอโอดีน น้า

สารอนินทรยี ์

สารอนนิ ทรยี ์

 สารอนินทรยี ์ เปน็ สารท่ีไม่มีธาตคุ ารบ์ อนเปน็
องคป์ ระกอบ

 ในสง่ิ มีชวี ิแต่ละชนดิ จะมีปรมิ าณมาก -นอ้ ย
แตกต่างกนั ขึน้ อยกู่ ับความต้องการของสิง่ มชี ีวติ
ชนิดนั้น ๆ

 มีความสา้ คญั ตอ่ การท้างานของระบบต่าง ๆ ใน
รา่ งกายสง่ิ มีชวี ติ

 ยกตวั อยา่ งเชน่ น้า และ แร่ธาตตุ า่ ง ๆ

นา้

นา้ เปน็ สารอนินทรยี ท์ พ่ี บมากท่ีสุดในเซลล์
ของส่ิงมชี ีวิต

โครงสรา้ งโมเลกุลประกอบดว้ ยอะตอมของ
ไฮโดรเจนและออกซเิ จน ที่ยดึ เหน่ยี วกนั
ดว้ ยพันธะโคเวเลนต์

น้าประกอบดว้ ยอะตอมของไฮโดรเจน (H)
และออกซเิ จน (O) โดยมีสูตรโมเลกุล คอื
H2O

น้า

ตวั กลางการเกิดปฏิกริ ิยาเคมี
การลา้ เลียงสาร การย่อยอาหาร

การหมุนเวียนเลอื ด
การขบั ถา่ ยของเสยี ออกจากร่างกาย
การขบั กากอาหารในลา้ ไสใ้ หญ่
การรกั ษาดุลยภาพของรา่ งกาย

สมบตั ขิ องน้า

 นา้ กบั การเปน็ ตัวท้าละลาย Cl-ถูกลอ้ มรอบโดย
โมเลกลุ ของนา้
 สมบัติการมีขัว้ และการ
เกิดพนั ธะไฮโดรเจนของน้ากบั สาร โมเลกุลเกลอื (NaCl)
โมเลกุลต่าง ๆ ทา้ ใหส้ ารมขี ้ัว
สามารถละลายน้าไดด้ ี นา้ จงึ เป็นตัว Na+ถกู ล้อมรอบโดย
ท้าละลายทด่ี ี ท้าให้มีประโยชนต์ ่อ โมเลกลุ ของนา้
การล้าเลียงสารเข้าและออกจาก
เซลล์

สมบัติของน้า

 น้ากบั สารทม่ี ีสมบตั ิไฮโดรฟิลกิ กบั ไฮโดรโฟบิก

 สารมีขว้ั ละลายนา้ ไดด้ ี
จัดเป็นสารทมี่ สี มบัติไฮโดรฟิลกิ
(hydrophilic) ซ่ึงหมายถึงชอบนา้
เชน่ NaCl, ซูโครส

สารไมม่ ขี ัว้ ละลายน้าได้
น้อย จดั เป็นสารท่มี ีสมบตั ิไฮโดรโฟ
บกิ (hydrophobic) หมายถงึ ไมช่ อบ
นา้ เช่น นา้ มันพชื น้ามันสัตว์ ขผี้ ง้ึ

สมบตั ิของนา้

 น้ากับความเป็นกรด-เบส
 ในสภาวะปกติ โมเลกุลของน้าสามารถแตกตัวไดเ้ ล็กนอ้ ยให้
ไฮโดรเจนไอออน และไฮดรอกไซด์ไอออน ซงึ่ อยูใ่ นสมดลุ ดงั สมการ

สารละลายทีม่ ี H+ สงู pH ตา่้ กรด
สารละลายทม่ี ี H+ ต้า่ pH สงู เบส

สมบัติของน้า

 นา้ กับการดูดซบั พลงั งานความรอ้ น

รา่ งกายมนุษย์มีนา้ ประมาณ 65% ซงึ่ ดูดซบั พลงั งานความรอ้ นไดด้ ี เนอ่ื งจาก
น้ามีความจคุ วามร้อนจ้าเพาะสงู เนอ่ื งจากโมเลกุลของน้ามพี นั ธะไฮโดรเจน
ยึดเหนีย่ วระหวา่ งกนั การท้าลายพนั ธะระหว่างโมเลกุลน้าต้องใช้พลังงาน
ความรอ้ นสูง

สมบัตขิ องน้า

 น้ากับแรงโคฮีชนั และแรงแอดฮีชัน
การล้าเลยี งน้าในพืช เกดิ ขนึ้ ได้เมื่อมแี รงดงึ จากการคายน้า และเกดิ ไดด้ เี มอ่ื
โมเลกุลของน้าต่อกันไม่ขาดตอน

แรธ่ าตุ

แร่ธาตเุ ปน็ สารอนินทรยี ์ท่ีเปน็
องค์ประกอบของสารอนิ ทรีย์หลายชนิด

สงิ่ มีชีวติ แตล่ ะชนดิ มคี วามต้องการใน
ปรมิ าณทแี่ ตกต่างกัน

หากขาดหรอื ได้รับไมเ่ พยี งพอจะส่งผล
ให้เกดิ ความผิดปกตขิ องร่างกายขน้ึ

แร่ธาตุ

แคลเซยี ม (Calcium)
o เปน็ แรธ่ าตทุ ี่พบมากท่ีสุดในรา่ งกาย
o ช่วยเสรมิ สรา้ งความแขง็ แรงของกระดกู และฟนั ควบคุมการยืดหด
ของกลา้ มเนอ้ื การดดู ซึมอาหารในล้าไสเ้ ลก็ การส่งกระแสประสาท
o พบได้มากในปลาตวั เลก็ ๆ ทก่ี ินไดท้ ้งั ตัว กุ้งแหง้ นม ไข่ กะปิ ขน้ึ ชา่ ย

โซเดยี ม (Sodium)
o เป็นแร่ธธาตุทจ่ี ะอยู่ในรูปของ NaCl
o ช่วยเสริมควบคมุ สมดุลนา้ และกรด-เบส และการสง่ กระแสประสาท
o รา่ งกายต้องการ Na เพียงเล็กนอ้ ย จากการบริโภคเกลอื แกง อาหาร
ทะเล
o ถ้ามากเกนิ ความตอ้ งการจะเกิดโรคความดนั โลหิตสงู

แรธ่ าตุ

โพแทสเซยี ม (Potassium)
o ช่วยเสรมิ ควบคมุ สมดุลนา้ และกรด-เบส และการส่งกระแสประสาท
o พบได้มากในเน้ือสตั ว์ นม ไข่ ผัก และผลไมท้ ุกชนิด

แมกนีเซียม (Magnesium)
o เกย่ี วข้องกับการเผาผลาญสารอาหาร กระตนุ้ การท้างานของ
เอนไซม์
o พบมากในเน้อื สัตว์ นม ไข่ ถ่ัวเมล็ดแห้ง ธัญพืชที่ไมผ่ า่ นการขดั สี

ฟอสฟอรสั (Phosphorus)
o มกั จะอยูร่ ว่ มกบั แคลเซียม เป็นองค์ประกอบของกระดกู และฟนั
o พบมากในเนื้อสตั ว์ นม ไข่ ถ่ัวเมล็ดแหง้ ธัญพชื ท่ไี ม่ผ่านการขัดสี

แร่ธาตุ

เหล็ก (Iron)
o เป็นองคป์ ระกอบของฮีโมโกลบนิ ในเมด็ เลอื ดแดง ชว่ ยในการลา้ เลยี ง
ออกซิเจนไปยังส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย
o เปน็ ส่วนประกอบของเอนไซมท์ ่ีเกย่ี วของกบั การเผาผลาญสารอาหาร
o พบได้มากในเครือ่ งในสตั ว์ เน้อื สตั ว์ ไข่แดง หอย ผกั ขม ขึ้นชา่ ย

ไอโอดนี (Iodine)
o เป็นส่วนประกอบสา้ คญั ของฮอร์โมนไทรอกซินจากต่อมไทรอยด์ ท้า
หนา้ ที่เผาผลาญสารอาหาร ควบคมุ การเจรญิ เติบโต ควบคุมอณุ หภูมิ
ของร่างกาย
o พบมากในอาหารทะเล เกลือสมุทร และผลติ ภัณฑ์จากทะเล
o ร่างกายตอ้ งการในปริมาณนอ้ ย ถา้ ขาดจะเป็นโรคคอพอก

สารอินทรยี ์

สารอนิ ทรีย์

o สารอนินทรีย์ เป็นสารท่ีมธี าตุคาร์บอนและ
ไฮโดรเจนเปน็ องค์ประกอบหลัก
o มธี าตุอ่นื ๆ เช่น ออกซเิ จน ไฮโดรเจน
ไนโตรเจน ฟอสฟอรสั ซัลเฟอร์ อยู่รว่ ม
o สารอนิ ทรียใ์ นธรรมชาตมิ ีแหล่งก้าเนดิ จาก
ส่ิงมีชีวิต มีขนาดเล็กไปจนถงึ ขนาดใหญ่
มีโครงสร้างแบบงา่ ย ๆ ไปจนถึงซบั ซ้อน
o ยกตัวอย่างเชน่ โปรตีน คารโ์ บไฮเดรต ลิพดิ
กรดนวิ คลีอกิ วิตามิน

สารอนิ ทรีย์

สารอินทรียท์ ี่พบในสงิ่ มีชีวิต เรยี กว่า “สารชวี โมเลกลุ ” (Biological molecules)
ยกตัวอยา่ ง เชน่ คาร์โบไฮเดรต ลิพดิ โปรตีน วิตามนิ และกรดนิวคลอิ กิ

หมฟู่ ังก์ชัน

ในโมเลกลุ ของสารเคมีอนิ ทรยี ์ มีหมขู่ องธาตทุ ี่ทา้ หน้าท่ีเพ่ือแสดงถึงสมบัตขิ องสารประกอบน้ัน ๆ
ท้าให้สามารถจัดประเภทของสารอินทรยี ์ ได้ตามสมบตั ิหมู่ธาตทุ ่ีทา้ หนา้ ท่ี บ่งช้ีสมบัติน้ี เรยี กว่า “หมู่ฟงั กช์ นั ”

หมฟู่ ังก์ชัน

ในโมเลกลุ ของสารเคมีอนิ ทรยี ์ มีหมขู่ องธาตทุ ี่ทา้ หน้าท่ีเพ่ือแสดงถึงสมบัตขิ องสารประกอบน้ัน ๆ
ท้าให้สามารถจัดประเภทของสารอินทรยี ์ ได้ตามสมบตั ิหมู่ธาตทุ ่ีทา้ หนา้ ท่ี บ่งช้ีสมบัติน้ี เรยี กว่า “หมู่ฟงั กช์ นั ”

หมู่ฟังกช์ นั ไฮดรอกซิล

อะมิโน คารบ์ อกซลิ

ไฮดรอกซลิ

คาร์บอกซลิ ไฮดรอกซลิ
ไฮดรอกซิล