การถ่ายทอดอิเล็กตรอน

การถ่ายทอดอิเล็กตรอน
เป็นกระบวนการที่มีการที่นำเอา NADH และ FADH2 ซึ่งเป็นตัวนำอิเล็กตรอนที่มีพลังงานอยู่มาก
การถ่ายทอดอิเล็กตรอนเกิดขึ้นที่เยื้อหุ้มชั้นในของไมโทรคอนเดรีย


การถ่ายอิเล็กตรอนแบ่งเป็น 4 ช่วง ดังนี้
ช่วงที่ 1 NADH จะส่ง อิเล็กตรอนให้กับ Complex I

1. NADH จะเข้าไปเกาะกับ complex I และส่งอิเล็กตรอน 2 ตัว ให้แก่
FMN ทำให้ FMN ถูกรีดิวซ์กลายเป็น FMNH2
2. FMNH 2 ให้อิเล็กตรอนต่อแก่ Fe-S ซึ่งเป็นกลุ่มของเหล็กและซัลเฟอร์หลายตัว ซึ่งสถานะของ
Fe ใน Fe-S จะเป็น Fe2+ เมื่อถูกรีดิวซ์ (รับอิเล็กตรอน) และเป็น Fe3+ เมื่อถูกออกซิไดซ์ (ให้อิเล็กตรอน)
3. Fe-S จะให้อิเล็กตรอนแก่โคเอนไซม์ Q (Q ถูกรีดิวซ์กลายเป็น QH2 )
การไหลของอิเล็กตรอน 2 ตัว จาก NADH ไป โคเอนไซม์ Q ทำให้เกิดปั๊มของโปรตอน ( H+ ) 4 ตัว
จากด้านในคือ แมทริกซ์ผ่านเยื่อหุ้มชั้นในออกไปที่ส่วนของช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มชั้นในและชั้นนอกของ ไมโทคอนเดรีย
ช่วงที่ 2 FADH2 จะส่งอิเล็กตรอนให้กับ Complex II

FADH2 ถูกสร้างขึ้นในวัฏจักรเครบส์จากการออกซิไดซ์ succinate ให้เป็น fumarate โดย
succinate dehydrogenase ซึ่งเอนไซม์ตัวนี้เป็นส่วนหนึ่งของ succinate-Q-reductase
หรือ complex II ในการนี้ FADH2 ที่เกิดขึ้นจะไม่หลุดออกจากเอนไซม์
ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ complex II และจะส่งอิเล็กตรอน 2 ตัว จากโมเลกุลไปให้กลุ่ม Fe-S
โดยตรง ซึ่ง Fe-S ก็จะส่งต่อให้โคเอนไซม์ Q (ทำนองเดียวกันกับที่เกิดขึ้นใน complex I)
แต่ complex II จะต่างจาก complex I ตรงที่ไม่มีการปั๊มโปรตอน ( H+ )
ผ่านเยื่อหุ้มทั้งนี้เพราะพลังงานอิสระที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาจะน้อยกว่าที่จะทำได้ ดังนั้น ปริมาณ ATP
ที่จะสร้างขึ้นได้จากการ ออกซิไดซ์ FADH2 จะน้อยกว่าของ NADH
ช่วงที่ 3 อิเล็กตรอนถูกถ่ายทอดจากโคเอนไซม์ Q ผ่าน complex III ไปยังไซโตโครม c

complex III คือ Q-cytochrome c oxidoreductase บางครั้งเรียกว่า cytochrome b c1complex
เพราะ ประกอบด้วยไซโตโครม 2 ชนิด คือ b และ c1 (ซึ่งมี heme ที่มี Fe)และยังมีกลุ่มโปรตีน Fe-S เกาะอยู่ด้วย
หน้าที่ของ complex III หรือ cytochrome reductase คือจะรับอิเล็กตรอน (2 ตัว)จากโคเอนไซม์ Q (QH2 )
และส่งต่อไปยัง cytochrome c และในขณะเดียวกันก็ปั๊มโปรตอน ( H+ ) ผ่านเยื่อหุ้มออกไปด้านนอก
ในการถ่ายทอดอิเล็กตรอนจากโคเอนไซม์ Q ไปยัง complex III นั้นโคเอนไซม์ Qจะถูกออกซิไดซ์
และรีดิวซ์ (Q และ QH2 ) สลับกันเป็นวัฏจักรที่เรียกว่า Q cycle
ช่วงที่ 4 อิเล็กตรอนถูกส่งจากไซโตโครม c ไปยัง O 2 ผ่าน complex IV

complex IV คือ ไซโตโครม ออกซิเดส (cytochrome oxidase complex) หรือcytochrome a a3
ประกอบด้วย heme A 2 ชนิดคือ a และ a3 ซึ่งเป็นฮีมที่มีทองแดง (Cu) เป็นองค์ประกอบ complex IV
จะรับอิเล็กตรอนมาจากไซโตโครม c และส่งต่อให้ O2 อิเล็กตรอน 4 ตัว จะถูกส่งไปยังโมเลกุลของ O2
เพื่อรีดิวซ์ O2 ให้เป็น H2O ปฏิกิริยานี้เกิดพลังงานอิสระในปริมาณมากสำหรับปั๊มโปรตอนจากด้านแมทริกซ์
ผ่านเยื่อหุ้มชั้นในออกไปด้านที่ติดกับไซโตซอล ซึ่ง proton gradient ที่เกิดขึ้นนี้ถูกนำมาใช้ในการสร้าง ATP
ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นมีดังรูป คือ Fe2+ ในไซโตโครม c (ในรูปรีดิวซ์) 2 โมเลกุลส่งอิเล็กตรอนให้ Cu
ของไซโตโครม a ซึ่งจะส่งต่อให้ Cu ของไซโตโครม a3 ซึ่งจะเป็นตัวส่งอิเล็กตรอนต่อให้ O2

ปฏิกิริยานิวเคลียร์
จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
ไปที่: ป้ายบอกทาง, ค้นหา

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ คือปฏิกิริยาที่เกิดความเปลี่ยนแปลงกับนิวเคลียสของอะตอม ไม่ว่าจะเป็นการเพิ่ม หรือลดโปรตอน หรือนิวตรอนในนิวเคลียสของอะตอม เช่น ปฏิกิริยานี้

จะเห็นได้ว่าโซเดียม ได้มีการรับนิวตรอนเข้าไป เมื่อนิวเคลียสเกิดความไม่เสถียร จึงเกิดการคายพลังงานออกมา และพลังงานที่คายออกมานั้น เมื่ออยู่ในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแล้ว มันก็คือรังสีแกมมานั่นเอง
โดยทั่วไปรังสีแกมมาที่แผ่ออกมาจากนิวเคลียสของอะตอมที่ไม่เสถียรนั้น มักจะมีค่าพลังงานที่แตกต่างกันไปตามแต่ละชนิดของไอโซโทป ซึ่งถือเป็นคุณลักษณะประจำไอโซโทปนั้น ๆ
ปฏิกิริยานิวเคลียร์นั้นมีมากมายหลายรูปแบบ ซึ่งในบรรดารูปแบบทั้งหมดที่เราค้นพบในปัจจุบัน จะมีเพียง 2 รูปแบบที่เราพูดถึงกันบ่อย ๆ นั่นก็คือปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน (Fission) และปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน (Fusion)

ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชัน (Fission Process) เป็นการแตกนิวเคลียสของอะตอมจากอะตอมของธาตุใหญ่ให้กลายเป็นอะตอมของธาตุเล็ก 2 อะตอม ซึ่งในกระบวนการนี้จะให้พลังงานออกมาด้วย เช่น

ซึ่งในปฏิกิริยาที่ยกตัวอย่างนี้ ไอโซโทปของแบเรียม (Ba) และคริปตอน (Kr) ซึ่งไอโซโทปทั้งสองตัวนี้มีนิวตรอนมากกว่าปกติ จึงมีการคายพลังงานออกมาในรูปของรังสีเบตา
อย่างไรก็ตาม ถึงแม้ว่าในตัวอย่างนี้สารผลิตภัณฑ์ที่ได้จากปฏิกิริยาจะเป็นกากกัมมันตรังสีที่แผ่รังสีเบตา (Beta Ray) แต่ก็ยังมีปฏิกิริยาอื่น ๆ ที่แผ่รังสีชนิดอื่น ๆ รวมไปถึงรังสีแกมมา ตัวอย่างนี้เป็นเพียงการทำให้เห็นภาพว่าผลิตภัณฑ์ที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันจะคายพลังงานออกมา นั่นก็เป็นเพราะโดยทั่วไปเมื่อธาตุที่มีมวลหรือเป็นธาตุหนักขึ้น จำนวนของนิวตรอนก็เริ่มที่จะมากกว่าโปรตอนไปด้วยตามลำดับ ซึ่งเมื่ออะตอมเหล่านี้แตกตัวมาเป็นอะตอมของธาตุที่เล็กกว่า ก็ย่อมทำให้จำนวนนิวตรอนของอะตอมมากกว่าปกติ

สมการเคมีเป็นสัญลักษณ์ที่แสดงการเกิดปฏิกิริยาเคมีระหว่างสารตั้งต้น (อาจเป็นปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุล อะตอม หรือไอออนก็ได้) เพื่อเกิดเป็นผลิตภัณฑ์ โดยเขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ และสูตรโมเลกุลที่เป็นตัวแทนของธาตุที่อยู่ในสารประกอบ
ตัวอย่างสมการเคมี

สมการเคมีโดยทั่วไปแล้วจะใช้สัญลักษณ์แทนของธาตุต่าง ๆ มีลูกศรที่ชี้จากด้านซ้ายของสมการไปทางด้านขวาเพื่อบ่งบอกว่าสารตั้งต้น(reactant)ทางด้านซ้ายมือ ทำปฏิกิริยาเกิดสารใหม่ขึ้นมาเรียกว่าผลิตภัณฑ์ (product)ทางด้านขวามือ ดังนั้น จากสมการเคมีเราสามารถใช้คำนวณหาได้ว่าใช้สารตั้งต้นเท่าไรแล้วจะได้ผลิตภัณฑ์ออกมาเท่าไร
จากกฎทรงมวลเราจึงต้องทำให้แต่ละข้างของสมการต้องมีจำนวนอะตอม และประจุที่เท่ากัน เรียกว่า การดุลสมการ ซึ่งมีข้อสังเกตดังนี้
1. พยายามดุลธาตุที่เหมือนกันให้มีจำนวนอะตอมทั้งสองด้านเท่ากันก่อน 2. ในบางปฏิกิริยามีกลุ่มอะตอมให้ดุลเป็นกลุ่ม 3. ใช้สัมประสิทธิ์(ตัวเลขที่ใช้วางไว้หน้าอะตอม)ช่วยในการดุลสมการ แล้วนับจำนวนอะตอมแต่ละข้างให้เท่ากัน

ตัวอย่างที่ 1 ให้ทรงกลมสีแดง แทนอะตอมของออกซิเจน และทรงกลมสีน้ำเงินแทนอะตอมของไนโตรเจน รูปใดแสดงถึงผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยานี้
AC_FL_RunContent( 'codebase','http://download.macromedia.com/pub/shockwave/cabs/flash/swflash.cab#version=6,0,29,0','width','370','height','308','src','flash/eq_ex1','quality','high','pluginspage','http://www.macromedia.com/go/getflashplayer','movie','flash/eq_ex1' ); //end AC code
แนวคิด ดูจากผลิตภัณฑ์ที่ได้คือ NO2 โดยมี N 1 อะตอม กับ O 2 อะตอม คำตอบคือข้อ ค.
ตัวอย่างที่ 2 จงดุลสมการต่อไปนี้
แนวคิด จากสมการ ให้ดุล Fe ก่อน ซึ่งด้านซ้ายมี 1 อะตอม ด้านขวามี 2 อะตอม ดังนั้นต้องใส่สัมประสิทธิ์ด้านซ้ายเป็น 2

ดุล O2 ด้วย สัมประสิทธิ์ 3/2

ทำให้เป็นเลขจำนวนเต็มโดยการ x 2 ทั้งสมการ

จะได้สมการสุดท้ายคือ

ตัวอย่างที่ 3 จงดุลสมการต่อไปนี้


ในสมการเคมีสามารถบอกอัตราส่วนแสดงจำนวนอะตอมหรือโมเลกุลของสาร ซึ่งเทียบได้โดยตรงกับจำนวนโมลที่ใช้
ในการคำนวณมีขั้นตอน ดังนี้
1. เขียนและดุลสมการเคมี (สัมประสิทธิ์หน้าสมการเคมีที่ดุลแล้วทำให้ทราบอัตราส่วนโดยโมลของสารที่ทำปฏิกิริยาพอดีกัน)
2. จากโจทย์ อาจกำหนดปริมาณของสารในหน่วยต่างๆ เช่น มวล หรือ ปริมาตร ดังนั้นต้องเปลี่ยนให้เป็นหน่วยโมล
3. นำจำนวนโมลของสารที่ได้ในข้อ 2 ไปคำนวณ เพื่อหาปริมาณของสารตามที่โจทย์ต้องการ โดยเทียบกับอัตราส่วนโดยโมลของสารที่ได้จากข้อ 1
เช่น ถ้าโจทย์กำหนดปริมาณสาร A และให้หาประมาณสาร B ที่เกิดขึ้น

ความสัมพันธ์ของสมการเคมีกับการคำนวณ

ตัวอย่างที่ 4 แอมโมเนียมซัลเฟต (NH4)2SO4 ใช้เป็นวัตถุดิบผลิตปุ๋ย เตรียมได้โดยการผ่านแก๊สแอมโมเนีย (NH3) ลงในสารละลาย 65% ของกรดซัลฟิวริกที่มีความหนาแน่น 1.55 g/mL ต้องใช้กรดซัลฟิวริก (H2SO4) ปริมาตรเท่าไรในการทำปฏิกิริยากับ 1.00 กิโลกรัมของแก๊สแอมโมเนีย เพื่อให้เกิดปฏิกิริยาพอดี
แนวคิด ต้องเขียนสมการเคมีก่อน และดุลสมการด้วย
วิธีคิด


ดังนั้น ต้องใช้สารละลายกรดซัลฟูริก 2.9 ลิตรในการทำปฏิกิริยา

ตัวอย่างที่ 5 สารละลาย Sodium hypochlorite (NaOCl) หรือที่รู้จักกันคือน้ำยาซักผ้าขาว เตรียมได้จากปฏิกิริยาระหว่าง Sodium hydroxide กับ Chlorine
ต้องใช้ NaOH กี่กรัมในการทำปฏิกิริยากับ 25.0 g Cl2
แนวคิด ดุลสมการเคมีก่อนอันดับแรก จากนั้นดูว่ามีค่าใดที่กำหนดมาให้บ้าง แล้วทำตามแผนดังนี้
เริ่มต้นจากการหาจำนวนโมลของ Cl2 โดยมวลโมเลกุลของ Cl2เท่ากับ 70.9 g/mol ดังสมการ
จากสมการเคมีจะได้ว่า 1 โมลของ Cl2 ทำปฏิกิริยากับ 2 โมลของ NaOH และมวลโมเลกุลของ NaOH คือ 40.0 g/mol จะคำนวณหาจำนวนกรัมของ NaOH ที่ต้องใช้ทำปฏิกิริยา ดังสมการ