Tip:
Highlight text to annotate it
X
ไง วันนี้ครูแอนเดอสันกับวิดีโออันนี้จะพูดเกี่ยวกับเรื่องคาร์โบไฮเดรต
พอพูดถึงคำว่าคาร์โบไฮเดรต เราก็มักจะนึกถึงแป้งที่พบได้ใน
ขนมปัง หรือไม่ก็ในพาสตา แต่ในฐานะที่เป็นครูวิทยาศาตร์ ครูจะนึกถึงน้ำตาลก่อน เนื่องจาก
น้ำตาลเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของคาร์โปไฮเดรตเกือบทุกชนิด แต่เราก็ควรจะเข้าใจด้วยว่า
นอกจากจะไม่เพียงแต่ให้พลังงานเท่านั้น คาร์โบไฮเดรตยังเอามาใช้เป็นส่วนประกอบของร่างกายด้วย
อย่างเช่นเซลลูโลสที่พบในพืช ก็เป็นโพลีแซคคาไรด์ (polysaccharide) หรือ ไคติน (chiton) ที่พบได้
ในโครงสร้างของแมลง หรือ ส่วนที่เป็นองค์ประกอบของหวกเห็ดรา ก็เป็น
เป็นคาร์โบไฮเดรตด้วยเช่นกัน ..เป็นอันว่าคาร์โบไฮเดรตนั้น ทั้งให้พลังงาน แล้วก็เป็นส่วนประกอบของโครงสร้างร่างกายด้วย
ในทางวิทยาศาสตร์นั้น จะเรียกนํ้าตาลว่า "แซคคาไรด์" (saccharides) ครูมีเหตุผลบางอย่างที่เขียนคำว่า "คาร์โบไฮเดรต" ไว้ในรูปหกเหลี่ยม
นั่นคือโครงสร้างของน้ำตาลนั้น จะมีการจัดเรียงกันในลักษณะนี้นั่นเอง แล้วถ้าเราเอาน้ำตาลออกมาเพียงโมเลกุลเดียว
เราก็จะเรียกว่า "โมโนแซคคาไรด์" (monosaccharide) ตัวอย่างก็ได้แก่ น้ำตาลกลูโคส .. แต่ถ้าหาก
มีสองโมเลกุล เราก็จะเรียกว่า "ไดแซคคาไลด์" (disaccharide) อย่างที่เห็นได้ในครัว คือน้ำตาลทราย หรือ ซูโคส นั่นเอง
ซึ่งที่จริงแล้ว ประกอบขึ้นมาจากกลูโคสและฟรุคโตส อย่างละโมเลกุล และถ้าหากเรามีอยู่ราวๆ สามถึงสิบโมเลกุล
เราก็จะเรียกว่า "โอลิโกแซคคาไลด์" (oligosaccharide) จากนั้นถ้าเรามีโมเลกุลน้ำตาลจำนวนมาก
รวมอยู่ด้วยกัน เราก็จะเรียกว่า "โพลีแซคคาไรด์" (polysaccharide) อย่างเช่นไกลโคเจน เป็นต้น
โดยทั่วไปแล้ว สูตรทางเคมีของคาร์โบไฮเดรต ก็จะเหมือนๆ กัน
นั่นก็คือจะมีอัตราส่วนแบบ 1-2-1 ซึ่งหมายถึงจำนวนของ คาร์บอน ไฮโดรเจน
และ ออกซิเจนและ ก็หมายความว่ามีไฮโดรเจนเป็นสองเท่าของคาร์บอนและออกซิเจน พอจะเดาได้มั้ย ว่าทำไมถึงเรียกว่า
คาร์โบไฮเดรต? จะเห็นว่าเรามีคาร์บอนอยู่ตรงนี้ แล้วก็มีน้ำ ก็เลย
เป็นคาร์โบไฮเดรต จำได้ง่ายๆ ทีนี้ถ้าเราหันมาดูโมโนแซคคาไรด์อีกที
ก็จะเห็นว่ามีคาร์บอน 6 ตัวไฮโดรเจน12 ตัว แล้วก็ออกซิเจน 6 ตัว เป็นน้ำตาลแบบที่ง่ายที่สุด เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับทุกชีวิต
เรียกว่ากลูโคส กลูโคสก็มีคาร์บอน 6 ตัว อย่างที่เห็นนี่
ตัวนึงอยู่ตรงนี้ แล้วก็ตรงนี้ แล้วก็ตรงนี้ นี้ นี้ แล้วก็ตรงนี้ ก็จะมีอยู่ตรงรอยต่อนี่ตัวนึง
บนวงแหวนนี้ เมื่ออยู่ในพวกสารละลายในน้ำ (aqueoussolution) หรือในน้ำ ก็จะมีลักษณะเป็นวงแหวนอย่างที่เห็น
แต่พวกเราก็อาจจะสังเกตว่ามีออกซิเจนอยู่ด้วยมากเหมือนกัน มีลักษณะเป็น
ไฮดรอกซิลกรุ๊ปอยู่รอบตัว และนี่แหละที่ทำให้มันละลายน้ำได้ดี
กลูโคสนั้น จะถูกใช้ในกระบวนการหายใจระดับเซลล์ ถูกสร้างขึ้นในกระบวนการสังเคราะห์แสงโดยพืช
เพื่อที่จะเอามาใช้ในกระบวนการหายใจ เป็นโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญ .. น้ำตาลหลายตัว
ที่ครูจะอธิบายในวิดีโอนี้ ก็สร้างขึ้นมาจากกลูโคส แต่ก็มีอยู่อีกตัวนึง
นั่นคือฟรุกโตส ซึ่งจะมี่อยู่ห้า .. จะเห็นได้ว่ามันเป็นน้ำตาลที่มีโมเลกุลเป็นห้าเหลี่ยม
จะพบได้ และจะมีความหวานมากกว่ากลูโคสนิดหน่อย พบได้ ...
ในผลไม้หรือในน้ำตาลที่มาจากข้าวโพด แล้วก็จะมีกาแลคโตส (galactose) ซึ่ง
จะมีความหวานน้อยกว่ากลูโคสเล็กน้อย แต่ทั้งหมดนี้ก็คือโมโนแซคคาไลด์หลักสามตัวด้วยกัน
สิ่งที่น่าสนใจสำหรับสามตัวนี้ก็คือ มันพร้อมที่จะถูกดูดซึมเข้าสู่กระแสเลือดได้ทันที
และที่จริงก็กำลังมีอยู่ในเลือดของพวกเราในขณะนี้ด้วย พวกน้ำตาลพวกนี้แหละ ..อย่างถ้าเรากินพาสต้า
เราก็จะต้องย่อยสลายให้เป็นโมโนแซคคาไลด์ก่อน จึงจะสามารถ
ผ่านเข้าสู่กระแสเลือดส่งต่อไปยังเซลล์ต่างๆ ในร่างกายได้ แล้วไดแซคคาไรด์ล่ะ เป็นยังงัย?
ไดแซคคาไรด์ก็คือน้ำตาลสองโมเลกุล อย่างเช่นน้ำตาล
ที่เราเห็นในรูปน้ำตาลก้อนพวกนี้ ก็เป็นซูโครส เป็นน้ำตาลชนิดที่มีโมเลกุลของกลูโคส
เกาะติดอยู่กับกับฟรุกโตส พอมันเข้ามาสู่ร่างกาย ก็จะมีเอนไซม์ที่เรียกว่าซูเครส (sucrase)
ทำหน้าที่ย่อยสลายให้เป็นโมโนแซคคาไรด์ก่อนที่ร่างกายจะนำไปใช้ได้ แล้วก็มีอีกอันนึงนี่
น้ำตาลนม หรือแลคโตส เกิดจากกลูโคสกับกาแลคโตสเข้ามารวมกันเข้า
ด้วยพันธะทางเคมี ..ถ้าหากต้องการจะย่อยแลคโตส ก็จะต้องใช้เอนไซม์ที่เรียกว่า
แลคเทส (lactase) ทีนี้ถ้าหากเรามีอาการ lactose intolerant หมายความว่างัย? ก็หมายความว่าร่างกายเราขาดเอนไซม์
ที่จะมาย่อยแลคโตสให้เป็นโมโนแซคคาไรด์ ก็จะมีอาการท้องอืดในกะเพาะบ้าง
นั่นก็เพราะว่าเราไม่สามารถย่อยนมที่กินเข้าไปได้ ที่น่าสนใจก็คือ ตอนนี้
มีงานศึกษาที่เราอาจจะลองไปหาอ่านดู เกี่ยวกับความสามารถในการย่อยแลคโตสของบางคน ขณะที่คนอื่นไม่มี ว่านี่เป็นการค้ดสรรโดยธรรมชาติ
พูดอีกอย่างก็คือ อาจจะมีบรรพบุรุษของเราบางคนที่เลี้ยงวัว ก็เป็นธรรมดาที่จะมีโอกาส
ได้ดื่มนม ขณะที่คนอื่นๆ อาจจะไม่ได้เป็นอย่างนั้น
ก็เลยทิ้งความสามารถในการผลิตเอนไซม์แลคเตสไป เอาละ ทีนี้มาดูโอลิโกแซคคาไรด์กัน
โอลิโกแซคคาไรด์จะมีโมเลกุลของน้ำตาลอยู่ราวๆ สามถึงสิบ โมเลกุล
มีบทบาทที่สำคัญยิ่งในทางชีววิทยาโดยเฉพาะในส่วนของการสร้างสารจำพวก
ไกลโคโปรตีนเหล่านี้ ..ที่เห็นนี่คือเซลล์เมมเบรน และที่เห็นตรงนี้
ก็จะเป็นไกลโคไลปิด ถ้าหากเราดูตรงส่วนของไกโคล หรือส่วนของน้ำตาล อันนี้จะเป็น
โมเลกุลของน้ำตาลสองสามโมเลกุลเกาะอยู่รวมกัน และมีความสำคัญเป็นอย่างมาก ตัวอย่างเช่น เพื่อการเกาะตัวกับ
สารเคลือบเซลล์ (extracellular matrix) ซึ่งมีความสำคัญมาก สำหรับการจำแนกแยกแยะว่าเป็นเซลล์ชนิดใด
มีข้อมูลที่น่าสนใจอันนึงที่ครูรู้มาจากวิกีพีเดีย คือถ้าเรากินแครอท ซึ่งจะมี
โอลิโกแซคคาไรด์อยู่มาก เราจะยังไม่สามารถนำเอาโมเลกุลน้ำตาลออกมาได้จนกว่าเราจะ
เอาไปทำให้สุกอย่างน้อยก็เป็นเวลาชั่วโมงนึง ถึงจะได้โอลิโกแซคคาไรด์ออกมา แต่ก็นั่นแหละ แม้ว่าเราอาจจะ
ไม่ได้รับน้ำตาลตัวนี้จากอาหาร เราก็สามารถที่จะสังเคราะห์มันขึ้นมาเองภายในเซลล์ได้ ทีนี้เราลองมาดูตัวเลข
ของโอลิโกแซคคาไรด์ตรงนี้ เทียบกับของโพลีแซคคาไรด์ ก็จะเห็นว่าตัวเลขต่างกันมากแค่ไหน
เพราะงั้น เวลาที่เราพูดถึงแป้ง ..แป้งคืออะไร? แป้งก็จะเป็น
การรวมตัวกันของโมเลกุลของกลูโคสจำนวนมาก ครั้งแล้วครั้งเล่า
ดังนั้น แป้งที่เราพบเห็นในหัวมัน หรือถ้าทำให้แห้งแล้วก็จะเป็นอย่างนี้
ก็จะเป็นโมเลกุลของน้ำตาลจำนวนมากที่มาเกาะตัวกันครั้งแล้วครั้งเล่า
พืชถึงทำอย่างนี้เพื่ออะไร? ทำไมถึงต้องสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่อย่างนี้ขึ้นมา? ก็เพื่อว่าจะได้เก็บพลังงานเอาไว้
ในโมเลกุลของแป้ง เพื่อจะเอามาใช้ทีหลังด้วยการทำให้เป็นโมเลกุลที่เล็กลง อย่างโมโนแซคคาไรด์อีก
แล้วเราทำอย่างนั้นได้มั้ย? แหงแซะ .. มนุษย์เราก็มีไกลโคเจน ซึ่งเป็นคาร์โบไฮเดรตที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่เช่นกัน
ก็จะมีโมเลกุลของกลูโคสนับพันอยู่ด้วยกัน คือเกาะกันอยู่ด้วยพันธะเคมี
เราก็จะเห็นรูปร่างแปลกประหลาดของการเกาะตัวกันของโมเลกุลกลูโคสเหล่านี้
แล้วก็จะเก็บอยู่ที่ตับ ตกลงการเก็บคาร์โบไฮเดรตของเรานั้น
จะต้องทำอะไรบ้าง? ก็จะเริ่มจากการกินแป้งเข้ามา แล้วก็ย่อยให้เล็กลง
เป็นโมโนแซคคาไรด์ แล้วก็เอามารวมกันอีกทีเพื่อเอาไปเก็บไว้ที่
ตับในรูปของไกลโคเจน เก็บเป็นพลังงานสำรองออกมาใช้ในเวลาที่ต้องการ
แล้วก็เอาโมโนแซคคาไรด์เหล่านี้มาใช้ภายในเซลล์ได้ โมเลกุลอย่างที่มีความมั่นคงถาวรก็มี
อย่างเซลลูโลสที่ถูกใช้เป็นโครงสร้างของพืชหลายชนิด เราจะเห็นตรงนี้ว่า
มันจะเป็นการรวมตัวกันของโมเลกุลน้ำตาล มาเกาะตัวกันซ้ำแล้วซ้ำอีก แล้วก็จะมี
พันธะไฮโดรเจนที่ไขว้กันระหว่างโพลีแซคคาไรด์ชนิดต่างๆ
ทำให้มีความคงทนถาวรอย่างไม่น่าเชื่อ หากคิดจะลองกินไม้ ก็ขอให้เลิกได้ เราไม่มีเอนไซม์
สำหรับการย่อยเซลลูโลสในร่างกายของเรา ดังนั้น เมื่อเข้าไปแบบไม้
ก็จะออกมาเป็นไม้อย่างนั้น เพราะงั้นถ้าเราอยากจะย่อยเซลลูโลส ก็จะต้องหาตัวช่วย
แล้วความช่วยเหลือนั้นก็มาจากสิ่งมีชีวิตเล็กๆ อย่างเช่นพวกวัวควายจะมี
แบคทีเรียและสิ่งมีชีวิตเล็กๆ อย่างอื่นเป็นจำนวนมาก อาศัยอยู่ในกระเพาะ คอยช่วยย่อย
เซลลูโลสให้กลายเป็นน้ำตาลในที่สุด .. ก็ไม่ใช่ว่าจะได้มาง่ายๆ
ตกลงว่าเราสังเคราะห์หรือย่อยโมเลกุลพวกนี้อย่างไร คำตอบคือด้วยกระบวนการสองอัน
เนื่องจากพวกนี้เป็นโพลีเมอร์ เราก็เลยใช้ไฮโดรไลซีส ซึ่งเป็นกระบวนการง่ายๆในการย่อยน้ำตาล
อย่างตรงนี้ เราจะมีโมเลกุลขอลกลูโคส ..อ้าวโทษที ไม่ใช่ .. นี่คือโมเลกุลของแลคโตส
ซึ่งเป็นไดแซคคาไรด์ สิ่งที่เราทำได้ก็คือเราอาจจะเติมน้ำเข้าไป ซึ่งเมื่อมีน้ำเพิ่มเข้ามา
เราก็สามารถที่จะสลายพันธะตรงนี้ได้ แล้วก็จะได้ออกมาเป็นโมโนแซคคาไรด์สองตัว สรุปแล้ว ไฮโดรไลซีส
ก็คือการทำให้โมเลกุลมันแยกกันนั่นเอง อาจมีเอนไซม์ช่วยบ้าง เสร็จแล้วพอพูดถึงดีไฮเดรชั่น ก็คือปฏิกริยา
ที่เกิดขึ้นเมื่อเราเอาโมโนแซคคาไรด์สองตัวมาทำปฏิกริยาตรงข้ามกับอันก่อน
ตกลงว่าการทำแลคโตสนีั้น เราต้องใช้โมโนแซคคาไรด์สองตัว แล้วเพิ่มน้ำเข้าไป
ทำให้เกิดพันธะโควาเลนท์ระหว่างสองโมเลกุลนี้ขึ้นมา สรุปว่า เราสามารถสร้าง สามารถทำให้
มันเล็กลง หรือแม้แต่ย่อยสลายไปในกระบวนการหายใจ หันกลับมาดูที่
น้ำตาลอีกที ..น้ำตาลนี่ดีหรือไม่ดีกับเรา? อย่างน้อยน้ำตาลก็มีความสำคัญในแง่ของวิวัฒนาการ
ทำไมเราถึงชอบน้ำตาลมากนัก? นั่นก็เพราะน้ำตาลอยู่มนผลไม้ และผลไม้
ก็มีไวตามินที่มีความสำคัญต่อร่างกายอยู่เป็นจำนวนมาก มนุษย์ก็เลยเหมือนถูกโปรแกรมให้
ชอบน้ำตาลเป็นพิเศษ ..ที่แย่ก็คือเรากลับเอาน้ำตาลใส่เข้าไปในอาหารทุกอย่างเลย
ดังนั้น สิ่งที่เห็นอยู่นี่ ครูไม่ยักรู้มาก่อนว่ามีอยู่ด้วยซ้ำ นี่ก็คือ ดับเบิ้ลบิ๊กกัลป์ (double big gulp)
ทีนี้ถ้าเรากินเข้าไปมากขนาดนี้ คือน้ำหวานที่ทำจากน้ำตาลข้าวโพดนี่ ทำมาจากการย่อย
ข้าวโพดมาเป็นฟรุคโตส ซึ่งเป็นน้ำตาลที่หวานมาก แล้วก็อาจเป็นอันตรายได้
เราก็ได้ยินข่าวว่ามีโรคหัวใจ โรดเบาหวาน อันเป็นผลมาจากการบริโภคของพวกนี้
ตกลงน้ำตาลนั้น ถ้าไม่มากเกินไปก็เป็นของดี แน่ละ เราต้องการพลังงาน แต่ถ้ามากเกินไป ก็ไม่แน่นักว่าอาจจะเป็นอันตรายได้
ก็หวังว่าทั้งหมดนี้จะเป็นประโยชน์ไม่มากก็น้อย