เภสัชวิทยาและเมแทบอลิซึม

ทางลัด: ความแตกต่างความคล้ายคลึงกันค่าสัมประสิทธิ์การเปรียบเทียบ Jaccardการอ้างอิง

ความแตกต่างระหว่าง เภสัชวิทยาและเมแทบอลิซึม

เภสัชวิทยา vs. เมแทบอลิซึม

ัชวิทยา (Pharmacology) เป็นศาสตร์สาขาของชีววิทยา ซึ่งมุ่งเน้นศึกษาเกี่ยวกับการออกฤทธิ์ของยา, การได้มาของยา ทั้งจากที่เกิดขึ้นจากการสังเคราะห์โดยมนุษย์ ธรรมชาติ หรือแม้แต่โมเลกุลภายในร่างกายมนุษย์เอง ซึ่งส่งผลชีวเคมีหรือสรีรวิทยาต่อเซลล์ เนื้อเยื่อ อวัยวะ หรือจุลชีพ (ในบางครั้ง คำว่า ฟาร์มาคอน ก็ถูกนำมาใช้แทนที่เพื่อให้มีนิยามครอบคลุมสารภายในและภายนอกร่างกายที่ทำให้ผลทางชีวภาพเหมือนกับยา) แต่ถ้ากล่าวให้จำเพาะมากขึ้นแล้ว เภสัชวิทยานั้นเป็นศาสตร์ที่ศึกษาปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นระหว่างสิ่งมีชีวิตและสารคเมีที่ส่งผลให้เกิดความผิดปกติและปรับสมดุลการทำงานทางชีวเคมีของสิ่งมีชีวิตนั้นๆ ซึ่งหากสารเคมีใดที่มีคุณสมบัติในการบำบัดรักษาโรค อาจถือได้ว่าสารเคมีนั้นจัดเป็นยา การศึกษาด้านเภสัชวิทยานั้นครอบคลุมองค์ประกอบและคุณสมบัติต่างๆของยา การสังเคราะห์และการออกแบบยา กลไกการออกฤทธิ์ของยาทั้งในระดับโมเลกุลและระดับเซลล์ ผลของยาต่ออวัยวะและระบบต่างๆของร่างกาย ระบบการรับส่งสัญญาณการสื่อสารระดับเซลล์ การวินิจฉัยระดับโมเลกุล อันตรกิริยา พิษวิทยา ชีววิทยาของเซลล์ การบำบัดรักษา การประยุกต์ใช้ยาทางการแพทย์ และความสามารถในการต้านทานการเกิดโรคของยา ทั้งนี้ การศึกษาด้านเภสัชวิทยามุ่งเน้นไปที่ 2 ประเด็นหลัก คือ เภสัชพลศาสตร์ และเภสัชจลนศาสตร์ โดยเภสัชพลศาสตร์จะเป็นการศึกษาถึงผลของยาต่อระบบชีวภาพต่างๆของสิ่งมีชีวิต ส่วนเภสัชจลนศาสตร์ จะศึกษากระบวนการการตอบสนองหรือการจัดการของระบบภายในร่างกายของสิ่งมีชีวิตต่อยา หากกล่าวสรุปแล้ว เภสัชพลศาสตร์จะอภิปรายได้ถึงผลของยาต่อร่างกาย และเภสัชจลนศาสตร์จะกล่าวถึงการดูดซึมยา การกระจาย การเปลี่ยนแปลงยา และการกำจัดยาของร่างกาย (ADME) ทั้งนี้ บ่อยครั้งที่เกิดความสับสนและเข้าใจผิดว่า เภสัชวิทยา และเภสัชศาสตร์ เป็นคำพ้องซึ่งกันและกัน แต่โดยรายละเอียดของศาสตร์ที่งสองแล้ว มีความแตกต่างกันอย่างชัดเจน เมื่อเปรียบเทียบแล้ว เภสัชวิทยาจั้นจัดเป็นชีวเวชศาสตร์ที่เกี่ยวเนื่องกับการวิจัย การค้นคว้า และการจำแนกสารเคมีที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ การศึกษาการทำงานของเซลล์และจุลชีพที่เกี่ยวเนื่องกับสารเคมีเหล่านั้น ในทางตรงกันข้าม เภสัชศาสตร์ เป็นการศึกษาทางวิชาชีพบริการทางสุขภาพที่มุ่งเน้นการปรับประยุกตฺใช้หลักการและองค์ความรู้ต่างๆที่ได้จากการศึกษาทางเภสัชวิทยามาใช้ให้เกิดประโยชน์ในการบำบัดรักษาโรค ดังนั้น ความแตกต่างหลักระหว่างทั้งสองศาสตร์ คือ ความแตกต่างระหว่างการดูแลผู้ป่วยโดยตรงโดยการปฏิบัติด้านเภสัชกรรม และสาขาการวิจัยเชิงวิทยาศาสตร์ที่ขับเคลื่อนโดยเภสัชวิทยา ต้นกำเนิดของการศึกษาทางเภสัชวิทยาคลินิกเกิดขึ้นในยุคกลาง ตามที่มีการบันทึกไว้ในตำราการแพทย์ The Canon of Medicine ของอิบน์ ซีนา, Commentary on Isaac ของปีเตอร์ ออฟ สเปน, และ Commentary on the Antedotary of Nicholas ของจอห์น ออฟ เซนต์ แอมานด์ โดยเป็นศาสตร์ที่มีฐานรากมาจากการศึกษาค้นคว้าทางการแพทย์ของวิลเลียม วิเธอริง แต่เภสัชวิทยาในฐานะศาสตร์แขนงหนึ่งของวิทยาศาสตร์ไม่ได้มีการพัฒนาก้าวหน้ามากขึ้นเท่าใดนักจนกระทั่งในช่วงกลางของคริสต์ศตวรรษที่ 19 ซึ่งเป็นยุคที่มีการฟื้นตัวของศาสตร์ชีวการแพทย์แขนงต่างๆ เป็นอย่างมาก โดยในช่วงต้นคริสต์สตวรรษที่ 19 นั้น ความเข้าใจในกลไกการออกฤทธิ์ที่จำเพาะและความแรงของยาต่างๆ เช่น มอร์ฟีน, ควินีน และดิจิทาลลิส นั้นยังมีความคลุมเครือเป็นอย่างมาก รวมไปถึงมีการกล่าวอ้างถึงคุณสมบัติและสัมพรรคภาพของสารเคมีบางชนิดต่อร่างกายและเนื้อเยื่อที่ผิดแผกไปจากความเป็นจริงในปัจจุบัน ความเจริญก้าวหน้าทางเภสัชวิทยาในช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 19 นี่ทำให้มีการจัดตั้งแผนกเภสัชวิทยาขึ้นเป็นครั้งแรกในปี.. กระบวนการสร้างและสลาย หรือ เมแทบอลิซึม (metabolism) มาจากภาษากรีก μεταβολή ("metabolē") มีความหมายว่า "เปลี่ยนแปลง" เป็นกลุ่มปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในเซลล์สิ่งมีชีวิตเพื่อค้ำจุนชีวิต วัตถุประสงค์หลักสามประการของเมแทบอลิซึม ได้แก่ การเปลี่ยนอาหารและเชื้อเพลิงให้เป็นพลังงานในการดำเนินกระบวนการของเซลล์ การเปลี่ยนอาหารและเชื้อเพลิงเป็นหน่วยย่อยของโปรตีน ลิพิด กรดนิวคลิอิกและคาร์โบไฮเดรตบางชนิด และการขจัดของเสียไนโตรเจน ปฏิกิริยาเหล่านี้มีเอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เพื่อให้สิ่งมีชีวิตเติบโตและเจริญพันธุ์ คงไว้ซึ่งโครงสร้างและตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อม "เมแทบอลิซึม" ยังสามารถหมายถึง ผลรวมของปฏิกิริยาเคมีทั้งหมดที่เกิดในสิ่งมีชีวิต รวมทั้งการย่อยและการขนส่งสสารเข้าสู่เซลล์และระหว่างเซลล์ กลุ่มปฏิกิริยาเหล่านี้เรียกว่า เมแทบอลิซึมสารอินเทอร์มีเดียต (intermediary หรือ intermediate metabolism) โดยปกติ เมแทบอลิซึมแบ่งได้เป็นสองประเภท คือ แคแทบอลิซึม (catabolism) ที่เป็นการสลายสสารอินทรีย์ ตัวอย่างเช่น การสลายกลูโคสให้เป็นไพรูเวต เพื่อให้ได้พลังงานในการหายใจระดับเซลล์ และแอแนบอลิซึม (anabolism) ที่หมายถึงการสร้างส่วนประกอบของเซลล์ เช่น โปรตีนและกรดนิวคลีอิก ทั้งนี้ การเกิดแคแทบอลิซึมส่วนใหญ่มักมีการปลดปล่อยพลังงานออกมา ส่วนการเกิดแอแนบอลิซึมนั้นจะมีการใช้พลังงานเพื่อเกิดปฏิกิริยา ปฏิกิริยาเคมีของเมแทบอลิซึมถูกจัดอยู่ในวิถีเมแทบอลิซึม (metabolic pathway) ซึ่งสารเคมีชนิดหนึ่งๆ จะถูกเปลี่ยนแปลงหลายขั้นตอนจนกลายเป็นสารชนิดอื่น โดยอาศัยการเข้าทำปฏิกิริยาของใช้เอนไซม์หลายชนิด ทั้งนี้ เอนไซม์ชนิดต่างๆ นั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเกิดเมแทบอลิซึม เพราะเอนไซม์จะเป็นตัวกระตุ้นการเกิดปฏิกิริยาเคมีเหล่านั้น โดยการเข้าจับกับปฏิกิริยาที่เกิดเองได้ (spontaneous process) อยู่แล้วในร่างกาย และหลังการเกิดปฏิกิริยาจะมีปลดปล่อยพลังงานออกมา พลังงานที่เกิดขึ้นนี้จะถูกนำไปใช้ในปฏิกิริยาเคมีอื่นของสิ่งมีชีวิตที่ไม่อาจเกิดขึ้นได้เองหากปราศจากพลังงาน จึงอาจกล่าวได้ว่า เอนไซม์ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ทำให้ปฏิกิริยาเคมีต่างๆ ของร่างกายดำเนินไปอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ เอนไซม์ยังทำหน้าที่ควบคุมวิถีเมแทบอลิซึมในกระบวนการการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงในสิ่งแวดล้อมของเซลล์หรือสัญญาณจากเซลล์อื่น ระบบเมแทบอลิซึมของสิ่งมีชีวิตจะเป็นตัวกำหนดว่า สารใดที่มีคุณค่าทางโภชนาการและเป็นพิษสำหรับสิ่งมีชีวิตนั้น ๆ ตัวอย่างเช่น โปรคาริโอตบางชนิดใช้ไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นสารอาหาร ทว่าแก๊สดังกล่าวกลับเป็นสารที่ก่อให้เกิดพิษแก่สัตว์ ทั้งนี้ ความเร็วของเมแทบอลิซึม หรืออัตราเมแทบอลิกนั้น ส่งผลต่อปริมาณอาหารที่สิ่งมีชีวิตต้องการ รวมไปถึงวิธีที่สิ่งมีชีวิตนั้นจะได้อาหารมาด้วย คุณลักษณะที่โดดเด่นของเมแทบอลิซึม คือ ความคล้ายคลึงกันของวิถีเมแทบอลิซึมและส่วนประกอบพื้นฐาน แม้จะในสปีชีส์ที่ต่างกันมากก็ตาม ตัวอย่างเช่น กลุ่มกรดคาร์บอกซิลิกที่ทราบกันดีว่าเป็นสารตัวกลางในวัฏจักรเครปส์นั้นพบได้ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่มีการศึกษาในปัจจุบัน ตั้งแต่สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวอย่างแบคทีเรีย Escherichia coli ไปจนถึงสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ขนาดใหญ่อย่างช้าง ความคล้ายคลึงกันอย่างน่าประหลาดใจของวิถีเมแทบอลิซึมเหล่านี้เป็นไปได้ว่าอาจเป็นผลเนื่องมาจากวิถีเมแทบอลิซึมที่ปรากฏขึ้นในช่วงแรกของประวัติศาสตร์วิวัฒนาการ และสืบมาจนถึงปัจจุบันเพราะประสิทธิผลของกระบวนการนี้.

พันธุศาสตร์

ีเอ็นเอเป็นโมเลกุลพื้นฐานของการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม ดีเอ็นเอแต่ละสายประกอบขึ้นจากสายโซ่นิวคลีโอไทด์จับคู่กันรอบกึ่งกลางกลายเป็นโครงสร้างที่ดูเหมือนบันไดซึ่งบิดเป็นเกลียว พันธุศาสตร์ (genetics) เป็นอีกสาขาหนึ่งของชีววิทยา ศึกษาเกี่ยวกับยีน การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม และความหลากหลายทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต พันธุศาสตร์ว่าด้วยโครงสร้างเชิงโมเลกุลและหน้าที่ของยีน พฤติกรรมของยีนในบริบทของเซลล์สิ่งมีชีวิต (เช่น ความเด่นและอีพิเจเนติกส์) แบบแผนของการถ่ายทอดลักษณะจากรุ่นสู่รุ่น การกระจายของยีน ความแตกต่างทางพันธุกรรมและการเปลี่ยนแปลงของพันธุกรรมในประชากรของสิ่งมีชีวิต (เช่นการศึกษาหาความสัมพันธ์ของยีนตลอดทั่วทั้งจีโนม) เมื่อถือว่ายีนเป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด พันธุศาสตร์จึงเป็นวิชาที่นำไปใช้ได้กับสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ทั้งไวรัส แบคทีเรีย พืช สัตว์ และมนุษย์ (เวชพันธุศาสตร์) ได้มีการสังเกตมาแต่โบราณแล้วว่าสิ่งมีชีวิตมีการถ่ายทอดลักษณะจากรุ่นสู่รุ่น ซึ่งเป็นความรู้ที่มนุษย์ใช้ในการปรับปรุงพันธุ์พืชและสัตว์ด้วยวิธีการคัดเลือกพันธุ์ อย่างไรก็ดี ความรู้พันธุศาสตร์สมัยใหม่ที่ว่าด้วยการพยายามทำความเข้าใจกระบวนการการถ่ายทอดลักษณะเช่นนี้เพิ่งเริ่มต้นในคริสต์ศตวรรษที่ 19 โดยเกรเกอร์ เมนเดล แม้เขาไม่สามารถศึกษาเจาะลึกไปถึงกระบวนการทางกายภาพของการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม แต่ก็ค้นพบว่าลักษณะที่ถ่ายทอดนั้นมีแบบแผนจำเพาะ กำหนดได้ด้วยหน่วยพันธุกรรม ซึ่งต่อมาถูกเรียกว่า ยีน ยีนคือส่วนหนึ่งของสายดีเอ็นเอซึ่งเป็นโมเลกุลที่ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์สี่ชนิดเชื่อมต่อกันเป็นสายยาว ลำดับนิวคลีโอไทด์สี่ชนิดนี้คือข้อมูลทางพันธุกรรมที่ถูกเก็บและมีการถ่ายทอดในสิ่งมีชีวิต ดีเอ็นเอตามธรรมชาติอยู่ในรูปเกลียวคู่ โดยนิวคลีโอไทด์บนแต่ละสายจะเป็นคู่สมซึ่งกันและกันกับนิวคลีโอไทด์บนสายดีเอ็นเออีกสายหนึ่ง แต่ละสายทำหน้าที่เป็นแม่แบบในการสร้างสายคู่ขึ้นมาได้ใหม่ นี่คือกระบวนการทางกายภาพที่ทำให้ยีนสามารถจำลองตัวเอง และถ่ายทอดไปยังรุ่นลูกได้ ลำดับของนิวคลีโอไทด์ในยีนจะถูกแปลออกมาเป็นสายของกรดอะมิโน ประกอบกันเป็นโปรตีน ซึ่งลำดับของกรดอะมิโนที่มาประกอบกันเป็นโปรตีนนั้นถ่ายทอดออกมาจากลำดับของนิวคลีโอไทด์บนดีเอ็นเอ ความสัมพันธ์ระหว่างลำดับของนิวคลีโอไทด์และลำดับของกรดอะมิโนนี้เรียกว่ารหัสพันธุกรรม กรดอะมิโนแต่ละชนิดที่ประกอบขึ้นมาเป็นโปรตีนช่วยกำหนดว่าสายโซ่ของกรดอะมิโนนั้นจะพับม้วนเกิดเป็นโครงสร้างสามมิติอย่างไร โครงสร้างสามมิตินี้กำหนดหน้าที่ของโปรตีนนั้น ๆ ซึ่งโปรตีนมีหน้าที่ในกระบวนการเกือบทั้งหมดของเซลล์สิ่งมีชีวิต การเปลี่ยนแปลงที่เกิดกับดีเอ็นเอในยีนยีนหนึ่ง อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงลำดับกรดอะมิโนในโปรตีน เปลี่ยนโครงสร้างโปรตีน เปลี่ยนการทำหน้าที่ของโปรตีน ซึ่งอาจส่งผลต่อเซลล์และสิ่งมีชีวิตนั้น ๆ ได้อย่างมาก แม้พันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตจะมีบทบาทมากในการกำหนดลักษณะและพฤติกรรมของสิ่งมีชีวิต แต่ผลสุดท้ายแล้วตัวตนของสิ่งมีชีวิตหนึ่ง ๆ เป็นผลที่ได้จากการผสมผสานกันระหว่างพันธุกรรมและสิ่งแวดล้อมที่สิ่งมีชีวิตนั้น ๆ ประสบ ตัวอย่างเช่น ขนาดของสิ่งมีชีวิตไม่ได้ถูกกำหนดโดยยีนเพียงอย่างเดียว แต่ได้รับผลจากอาหารและสุขภาพของสิ่งมีชีวิตนั้น ๆ ด้วย เป็นต้น.

พันธุศาสตร์และเภสัชวิทยา · พันธุศาสตร์และเมแทบอลิซึม · ดูเพิ่มเติม »