โครงสร้างส่วนประกอบระดับต่างๆ ของร่างกายมนุษย์ (Levels of Organization of the Human Body-เลเวล ออฟ ออร์กาไนเซเชิน ออฟ ฮูแมน)
ร่างกายของมนุษย์ประกอบด้วยโครงสร้างที่มีขนาดเล็กมาก จนไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า และโครงสร้างเหล่านั้นก็จะมาประกอบเข้าด้วยกันจนมีขนาดใหญ่ขึ้น และจะมีหน้าที่เฉพาะของแต่ละส่วนแต่จะทำงานประสานซึ่งกันและกัน เพื่อให้ร่างกายของเราคงอยู่ได้ตามปกติ จะขอกล่าวถึงส่วนที่เล็กที่สุด ไปจนถึงส่วนที่ซับซ้อนมากที่สุด คือเป็นร่างกายของมนุษย์
1) ระดับอะตอม (Atom Level : อะตอม เลฟ’เวิล) เป็นหน่วยธาตุพื้นฐานของสสาร เป็นอนุภาคที่เล็กที่สุดของธาตุ ซึ่งไม่สามารถแบ่งแยกด้วยวิธีการใด ๆ ได้อีก ซึ่งอะตอมเหล่านี้ประกอบด้วย อนุภาคที่เล็กที่สุดลงไปอีก ประกอบดวย โปรตอน (Proton) นิวตรอน (Neutron) และอิเล็กตรอน (Electron) โปรตอนและนิวตรอนจะจับตัวเข้าด้วยกันอยู่กึ่งกลางอะตอมเรียกว่า นิวเคลียส (Nucleus) โดยมีอิเล็กตรอนวิ่งวนอยู่รอบๆ นิวเคลียส
การทำงานของอะตอมชนิดต่างๆ ถือเป็นการทำงานในระดับ “ชีวะเคมี” (Biochemistry: ไบโอเคม’มิสทรี) ชนิดของอะตอมที่เป็นส่วนประกอบพื้นฐานของธาตุต่างๆ ที่สำคัญซึ่งมีปริมาณถึง 96% ของร่างกายมนุษย์ ประกอบด้วย ออกซิเจน (O) ไนโตรเจน (N) คาร์บอน (C) ไฮโดรเจน (H)
2) ระดับโมเลกุล (Molecule Level: โมเลกลุ เลฟ’เวิล) หรือ โมเลกุลเดี่ยว (Monomer Molecule: มอนอเมอร์ โมเลกุล) คือ เป็นการรวมตัวเข้าด้วยกันของอะตอมชนิดต่างๆ ด้วยพันธะทางเคมี อย่างน้อย 2 อะตอม ซึ่งอาจเป็นชนิดเดียวกันหรือต่างชนิดก็ได้ เป็นโครงสร้างที่มีขนาดเล็ก และสามารถอยู่ได้โดยอิสระ และมีคุณสมบัติเฉพาะตัว ตัวอย่างเช่น
) คือ เป็นการรวมตัวเข้าด้วยกันของอะตอมชนิดต่างๆ ด้วยพันธะทางเคมี อย่างน้อย 2 อะตอม ซึ่งอาจเป็นชนิดเดียวกันหรือต่างชนิดก็ได้ เป็นโครงสร้างที่มีขนาดเล็ก และสามารถอยู่ได้โดยอิสระ และมีคุณสมบัติเฉพาะตัว ตัวอย่างเช่น
- โมเลกุลของน้ำ คือ H2O หมายความว่า โมเลกุลของน้ำประกอบขึ้นจากอะตอมของ ไฮโดรเจน (H) 2 อะตอม และ ออกซิเจน (O) 1 อะตอม ในทุกส่วนของร่างกายมนุษย์มีโมเลกุลของน้ำเป็นส่วนประกอบถึง 60% น้ำช่วยให้มนุษย์เราสามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ ช่วยทำให้ร่างกายสามารถทำงานได้เป็นปกติ หากร่างกายขาดน้ำรุนแรงทำให้เสียชีวิตได้ - โมเลกุลของก๊าซออกซิเจน (O2) หมายความว่า โมเลกุลของออกซิเจนเกิดจากการจับกันของอะตอมของออกซิเจน 2 อะตอม ซึ่งออกซิเจนนั้นมีสำคัญต่อการดำเนินชิวิตของสิ่งมีชีวิตในโลกอย่างมากมาย รวมถึงมนุษย์ใช้ออกซิเจนสำหรับการทำงานของเซลล์ทั่วร่างกาย โดยเฉพาะเซลล์สมอง หากเซลล์ขาดออกซิเจนเพียง 2 นาที สมองจะหยุดทำงาน และอวัยวะทั่วร่างกายจะหยดทำงานไปด้วยทำให้เสียชีวิตได้ - โมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) หมายความว่า โมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอน (C) 1 อะตอม และออกซิเจน (O) 2 อะตอม คาร์บอนไดออกไซค์ในระดับที่ปกติมีความจำเป็นต่อร่างกายมนุษย์ เช่น ช่วยควบคุมความเป็นกรดด่างของเลือด ช่วยกระตุ้นการหายใจ เป็นต้น
3) ระดับโมเลกุลขนาดใหญ่ (Macromolecule Level: มาโครมอละคูล) คือ การรวมตัวโมเลกุลหน่วยย่อย (Monomer) จำนวนหลายๆ โมเลกุล จะกลายเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ เรียกอีกชื่อได้ว่า โพลิเมอร์ (Polymer) ที่สำคัญของร่างกายมีอยู่ 4 กลุ่มใหญ่ คือ
3.1 คาร์โบไฮเดรต (Carbohydrate) เป็น "สารประกอบอินทรีย์" ถือเป็นแหล่งสารอาหารที่ให้พลังงานที่สำคัญของมนุษย์ กลุ่มอาหารที่สำคัญคือ แป้ง น้ำตาล และเส้นใยอาหาร คาร์โบไฮเดรตมีหลายชนิด ตัวอย่าง เช่น เกิดจากการรวมตัวของน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว หรือโมโนเซคคารไรด์ (Monosacaride) ตั้งแต่ 2 โมเลกุล เช่น กลูโคส (Glucose) รวมเข้ากับฟรักโทส (Fructose) จะได้เป็นน้ำตาลซูโคส (Sucose = Disacaride) ซึ่งถือเป็น Polysacaride เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ชนิดหนึ่ง 3.2 โปรตีน (Protein) เป็นสารประกอบอินทรีย์ ที่เกิดจากการเรียงตัวของกรดอะมิโน (Amino acid) ชนิดต่างหลายโมเลกุล จนเกิดเป็น พอลิเปปไทด์ (Polypeptide) หรือโปรตีนนั้นเอง โปรตีนเป็นส่วนประกอบของร่างกายมากเป็นอันดับ 2 รองจากน้ำ ซึ่งเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของเซลล์สิ่งมีชีวิตทุกชนิด โปรตีนมีโครงสร้างอยู่ 4 แบบ คือ 3.2.1 โครงสร้างอันดับแรก (Primary structure) การเรียงตัวของกรดอะมิโนจะเป็นสายยาว 3.1.2 โครงสร้างอันดับสอง (Secondery structure) การเรียงตัวของกรดอะมิโนจะแบ่งเป็นแบบเกลียวแอลฟา (Alpha-helix) และแบบแผ่นพับเบต้า (Beta sheets) 3.2.3 โครงสร้างอันดับสาม (Tertiary structure) เป็นโครงสร้างที่เกิดขี้นภายหลังจากที่เกิดโครงสร้างลำดับสองแล้ว เป็นโครงสร้างที่เกิดเนื่องจากการจับกันระหว่าง หมู่ R (Side chain) ต่างๆ ของกรดแอมิโนสายของเดียวกัน ทำให้พอลิเพปไทด์พับไปมามีรูปร่างเปลี่ยนไปตามชนิดและแรงดึงดูดของพันธะ 3.3.4 โครงสร้างอันดับสี่ (Quaternary structure) เกิดจากการรวมกันของสายพอลิเพปไทด์มากกว่า 1 สาย ด้วยแรงดึงดูดอย่างอ่อนระหว่างหมู่ R (Side chain) ระหว่างสายพอลิเพปไทด์ที่ยังไม่เกิดพันธะ ซึ่งอยู่บริเวณผิวด้านนอกของโครงสร้าง โครงสร้างลำดับท่ีสี่นี้พบในโมเลกุลของเอนไซม์ (Enzymes) 3. ลิพิด (Lipid) คือ สารอินทรีย์ที่มีโครงสร้างทางเคมีขนาดใหญ่ ประกอบด้วยสารโมเลกุลเดี่ยวจำพวก คาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจนเป็นหลัก มีฟอสฟอรัสในโมเลกุลของ ฟอสโฟลิพิด ลิพิดเป็นส่วนประกอบของเยื่อหุ้มเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด นอกจากนั้นยังเป็นแหล่งสำลองพลังงานที่สำคัญของสิ่งมีชิวิตอีกด้วย คุณสมบัติของ ลิปิด คือ 1. ไม่มีขั่ว ทำให้ไม่ละลายน้ำ 2. ไม่ชอบน้ำ (Hydophobia) คือ สสารที่ไม่ละลายน้ำหรือละลายยากในน้ำ แต่ละลายได้ดีในตัวทำละลายที่ไม่มีขั่ว เช่น เฮกเซน อัลกอฮอล เป็นต้น มีลิพิดบางชนิดที่มีคุณสมบัติชอบน้ำและไม่ชอบน้ำอยู่ในโมเลกุลเดียวกัน เรียกว่า แอมฟิไฟล์ (Amphiphile) เช่น ฟอสโฟกลีเซอไรด์ และ สฟิงโกลิพิด 3. เป็นองค์ประกอบที่สำคัญของเยื่อหุ้มเซลล์ 4. เป็นสารอาหารที่ให้พลังงานแก่ร่ายกายมากที่สุด 5. เป็นตัวทำละลายวิตามินที่ละลายในไข่มัน เพื่อช่วยใหวิตามินสามารถดูดซึมเข้าสู่ร่างกายได้ เช่น วิตามิน A D E K ประเภทของลิพิด แยกตามลักษณะโครงสร้างได้ 3 กลุ่มใหญ่คือ 1. ลิฟิดเชิงเดี่ยว (Simple lipid) ลิพิดที่เป็นเอสเทอร์ของแอลกอฮอล์กับกรดไขมัน แบ่งออกเป็น 2 กลุ่มย่อยคือ 1.1 ไตรกลีเซอไรด์ (Triglyceride) 1.2 ไข หรือแว็กซ์ (Waxes) 2. ลิพิดเชิงซ้อน (Compound lipid) คือลิพิดที่เป็นเอสเทอร์ของกลีเซอรอลกับกรดไขมัน และมีสารอื่นเป็นองค์ประกอบในโมเลกุลด้วย ตัวอย่างของลิพิดในกลุ่มนี้ได้แก่ 2.1 ฟอสโฟลิพิด (Phospholipid) 2.2 ไกลโคลิพิด (Glycolipid) 2.3 ลิโพโปรตีน (Lipoprotein) สามารถแบ่งออกได้ 5 ชนิดคือ 2.3.1 ไคโลไมครอน (Chylomicron) 2.3.2 ไลโปโปรตีนที่มีความหนาแน่นต่ำมาก (Very Low Density Lipoprotein : VLDL) 2.3.3 ไลโปโปรตีนที่มีความหนาแน่นปานกลาง (Intermediate Density Lipoprotine : IDL) 2.3.4 ไลโปโปรตีนที่มีความหนาแน่นต่ำ (Low Density Lipoprotine : LDL) 2.3.5 ไลโปโปรตีนที่มีความหนาแน่นสูง (High Density Lipoprotine : HDL )