"เอนไซม์" ตัวเร่งปฏิกิริยาในร่างกาย (2) | Biology with JRItsme.
⌚️ เวลาที่ใช้ในการอ่าน 8 นาที
ในตอนที่แล้ว... เราได้รู้จัก “เอนไซม์” ไปโดยคร่าว ๆ แล้ว สำหรับคนที่อยากรู้จักเอนไซม์ให้ลึกกว่านี้ ผมจัดให้ในตอนนี้แล้วครับ อย่างที่รู้กันในตอนที่แล้วว่า เอนไซม์ช่วยเร่งปฏิกิริยาเคมีในร่างกายโดยการลดพลังงานก่อกัมมันต์ลง ทำให้ปฏิกิริยาเกิดได้เร็วขึ้น และประหยัดพลังงานมากขึ้นนั่นเอง... นั่นคือหน้าที่หลักของมัน ผมได้บอกอีกว่า “เอนไซม์ยังเป็นตัวสำคัญในการควบคุมกระบวนการเมตาบอลิซึม” อีกด้วย มันจะเป็นอย่างไร... ไปดูพร้อม ๆ กันครับ
(ด้านบน) ทฤษฎีกุญแจแม่กุญแจที่ต้องกับกันเป๊ะ (ด้านล่าง) ทฤษฎีเหนี่ยวนำจับให้พอดี อ้างอิง: https://microbenotes.com/enzymes-properties-classification-and-significance/
เริ่มจากเอนไซม์จับกับสารตั้งต้นได้อย่างไร? ในตอนที่แล้วผมอธิบายว่ามันจะจับสารที่ตำแหน่งเฉพาะเท่านั้น ถ้าไม่ใช่หรือเข้ามาไม่ได้ ก็จะไม่สามารถเร่งปฏิกิริยาได้ นักวิทยาศาสตร์ในสมัยก่อนเชื่อว่ามันต้องจับกันแบบเป๊ะ ๆ เหมือนกุญแจกับแม่กุญแจ คลาดไปนิดเดียวไม่ได้ [Lock and key theory] แต่ในปัจจุบันกลับพบว่า มันไม่จำเป็นต้องเป๊ะ ๆ 100% โดยเมื่อเอนไซม์รู้ว่ามีสารที่ตัวเองพอจับได้ จะทำการเปลี่ยนรูปร่างตัวเองให้จับกับสารตั้งต้นได้ หรือเหนี่ยวนำให้จับพอดีนั่นเอง [Induce-fit theory]
เมื่อจับกันแล้วจะได้สิ่งที่เรียกว่า “สารเชิงซ้อนซับเอนไซม์กับซับสเตรท” [Enzyme-substrate complex] (Substrate, ซับสเตรท = สารตั้งต้น) แล้วสารตั้งต้นจะเกิดปฏิกิริยาเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ตามปกติ เพียงแต่เอนไซม์จะช่วยลดพลังงานก่อกัมมันต์ทำให้เกิดปฏิกิริยาได้ง่ายขึ้นตามที่อธิบายไป เมื่อปฏิกิริยาเสร็จสิ้น เอนไซม์จะปล่อยผลิตภัณฑ์ออกไปจากตน แล้วกลับไปทำหน้าที่จับกับสารตั้งต้นไปเรื่อย ๆ
การที่เอนไซม์จะทำงานได้ มันต้องอยู่ในสภาวะที่เหมาะสมด้วย อุณหภูมิ กรด-เบส ต้องเหมาะสมเท่านั้น ห้ามมากหรือน้อยจนเกินไป เพราะเอนไซม์ทำจากโปรตีน ซึ่งเป็นสารชีวโมเลกุลที่อ่อนไหวมากที่สุด หากอยู่ในสภาพที่ไม่เหมาะสม อาจทำให้โครงสร้างเปลี่ยนไปจนทำงานไม่ได้
อุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับเปปซินและทริปซิน อ้างอิง: https://www.nausetschools.org/cms/lib/MA02212418/Centricity/Domain/204/Enzymes%20Essential%20Knowledge%20and%20Notes%202017.pdf
ตัวอย่างเช่น เอนไซม์เปปซิน [Pepsin] ที่ทำงานได้ดีใน pH 2 และเอนไซม์ทริปซิน [Trypsin] ที่ทำงานได้ดีใน pH 8 เอนไซม์ทั้งสองชนิดทำงานได้ดีในอุณหภูมิ 36-37 องศาเซลเซียส ซึ่งเป็นอุณหภูมิร่างกายของมนุษย์ นี่จึงเป็นเหตุผลที่มนุษย์ต้องรักษาอุณหภูมิให้อยู่ในระดับนี้ เพื่อให้เอนไซม์หลายชนิดในร่างกายทำงานได้ดีนั่นเอง
เมื่อเอนไซม์จับกับโคเอนไซม์หรือโคแฟกเตอร์ จะทำให้มันสามารถทำงานได้ อ้างอิง: https://www.differencebetween.com/difference-between-coenzyme-and-vs-cofactor/
เอนไซม์หลายชนิดสามารถทำงานได้ด้วยตัวมันเอง แต่หลายชนิดไม่ใช้แบบนั้น มันต้องจับกับโมเลกุลอื่นถึงจะทำงานได้ เช่น สารอินทรีย์อย่างวิตามินหรือโคเอนไซม์ [Coenzyme] สารอนินทรีย์อย่างแร่ธาตุหรือโคแฟกเตอร์ [Cofactor] นี่ก็เป็นเหตุผลที่เราควรบริโภควิตามินและแร่ธาตุให้เพียงพอเช่นกัน
จากคำถามในตอนที่แล้ว... “แล้วอย่างนี้เอนไซมจะไม่เร่งมั่ว หรือเร่งได้ไม่จำกัดหรือ?” ใช่!!! มันจะเกิดเหตุการณ์นี้ขึ้นแน่!!! หากร่างกายไม่มีการควบคุมการทำงานของเอนไซม์ชนิดต่าง ๆ อาจเกิดสารผลิตภัณฑ์ที่เกิดความจำเป็นได้ หรือสารตั้งต้นอาจถูกเอนไซม์จับโดยไม่ได้ตั้งใจ แทนที่จะถูกนำไปใช้ในปฏิกิริยาผลิตสารผลิตภัณฑ์ที่จำเป็นมากกว่า
วิธีที่ร่างกายใช้คือ ในเมื่อเอนไซม์จำเพาะต่อสารหรือแม้แต่สภาวะภายนอก ก็ให้มันอยู่ในที่ ๆ ควรจะอยู่ อย่างเปปซินที่ทำงานได้ดีในกรด มันมักจะอยู่ในกรดกระเพาะอาหาร และทริปซินที่ทำงานได้ดีในเบส มักจะอยู่บริเวณลำไส้เล็กส่วนต้นที่มีการหลั่งน้ำดี แต่มันก็ป้องกันได้แค่ระดับหนึ่ง... จึงต้องใช้สิ่งที่เรียกว่า “ตัวยับยั้ง” [Inhibitor]
(a) การยับยั้งแบบแข่งขัน (b) การยับยั้งแบบไม่แข่งขัน อ้างอิง: https://socratic.org/questions/what-are-enzyme-inhibitors-competitive-and-non-competitive
ซึ่งสามารถยับยั้งได้ 2 วิธีได้แก่ “การยับยั้งแบบแข่งขัน” [Competitive inhibition] แม้ว่าเอนไซม์จะจำเพาะมากเพียงไร แต่มันก็ยังมีสารชนิดอื่นที่พอจะจับกับมันได้ หรือให้เข้าใจง่าย ๆ คือตัวยับยั้งมันมีหน้าตาคล้ายกับสารตั้งต้น เลยแย่งไปจับกับสารตั้งต้นซะเลย... เหมือนละครหลังข่าวที่ตบตีแข่งแย่งผู้ชาย “ใครดีใครได้!!!”
และ “การยับยั้งแบบไม่แข่งขัน” [Non-competitive inhibition] เอนไซม์จะมีตำแหน่งหนึ่งที่เปรียบเสมือนสวิตช์ปิดฉุกเฉิน แต่ต้องมีเข้าหน้าที่เฉพาะเข้าไปปิดได้ ซึ่งนั่นคือตัวยับยั้งนั่นเอง ที่เข้าไปจับบริเวณนั้นทำให้เอนไซม์ไม่สามารถทำงานได้ ซึ่งไม่จำเป็นต้องแย่งจับกับใคร ขอแค่เป็นตัวยับยั้งที่เฉพาะกับเอนไซม์ก็พอแล้ว
ตัวยับยั้งอาจเป็นฮอร์โมน สารอินทรีย์ หรืออนินทรีย์ที่ร่างกายสร้างมาโดยเฉพาะ หรือแม้แต่ตัวผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาอื่นก็สามารถเข้ามายับยั้งเอนไซม์ชนิดอื่นได้เช่นกัน ซึ่งหลายครั้งจะยับยั้งชั่วคราวและกลับมาทำงานได้ [Reversible inhibition] แต่หลายครั้งตัวยับยั้งอาจทำให้เอนไซม์ทำงานไม่ได้ตลอดการเช่นกัน [Irreversible inhibition] ซึ่งอาจเป็นความตั้งใจขอวร่างกาย หรือได้รับสารพิษที่ก่อให้เกิดการยับยั้งถาวร
การทำงานไม่ว่าจะเป็นการเร่งหรือการยับยั้งเอนไซม์ ทำให้เกิดเทคโนโลยีต่าง ๆ เช่น การใช้เอนไซม์ในการสังเคราะห์เพื่ออุสาหกรรม การผลิตยารักษาโรคที่เจาะจำเพาะต่อสารหรือเอนไซม์ การวิเคราะห์โรคทางพันธุกรรมหรือการแพ้สาร ทั้งหมดนี้เป็นข้อบ่งชี้ว่าเอนไซม์มีความสำคัญต่อร่างกายสิ่งมีชีวิตมาก จนเกิดการนำไปใช้ประโยชน์ที่หลากหลาย
หมดเรื่องชีวโมเลกุลและสารในร่างกานแล้วครับ (ขอปรบมือ...) ตอนต่อไปจะพาทุกคนดำดิ่งกระบวนการเมตาบอลิซึมอันซับซ้อนของร่างกาย แต่ไม่ต้องกังวลไป ผมย่อยมาเพื่อคนธรรมดาแล้ว... (ไม่รู้ว่าจะสมองไหลกันหรือเปล่านะ...) อย่างไรก็อย่าลืมติดตามเพจ Mr.BlackCatz. Academy ไว้ในอ้อมอกอ้อมใจ เพื่อไม่พลาดเนื้อหาชีววิทยาฉบับคนทั่วไปเข้าใจง่ายนะครับ 😽
ดูเพิ่มเติมในซีรีส์
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
