ขณะที่คุณอ่านบทความนี้ กระบวนการทางชีววิทยาและเคมีต่างๆ เกิดขึ้นในร่างกาย กระบวนการในร่างกายไม่สามารถแยกออกจากบทบาทของโมเลกุลที่เล็กมาก ซึ่งรวมถึงเอ็นไซม์อย่างหนึ่งด้วย ทำความรู้จักกับเอนไซม์คืออะไร ทำงานอย่างไร และปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการทำงานของเอนไซม์ในร่างกาย
เอนไซม์คืออะไร?
เอ็นไซม์เป็นโมเลกุลของตัวเร่งปฏิกิริยาที่สามารถเร่งอัตราปฏิกิริยาเคมีในเซลล์ สำหรับบทบาทนี้ เอ็นไซม์มีบทบาทสำคัญในชีวิตและจำเป็นในกระบวนการทางชีววิทยาและเคมีต่างๆ ในร่างกาย เอ็นไซม์หลายชนิดช่วยแบ่งโมเลกุลขนาดใหญ่ออกเป็นชิ้นเล็ก ๆ ทำให้ร่างกายดูดซึมได้ง่ายขึ้น นอกจากนี้ยังมีเอ็นไซม์อื่นๆ ที่ช่วยจับสองโมเลกุลให้เป็นสารประกอบใหม่ การทำงานของเอนไซม์ยังจำเป็นในกระบวนการเก็บและปล่อยพลังงาน การสืบพันธุ์ การหายใจ และแม้กระทั่งการมองเห็น อย่างไรก็ตาม สิ่งที่น่าสนใจคือ เอนไซม์แต่ละชนิดทำงานเพื่อปฏิกิริยาเคมีในร่างกายเพียงชนิดเดียวเท่านั้น โมเลกุลที่เป็นเป้าหมายของเอนไซม์ในปฏิกิริยาเคมีเรียกว่าสารตั้งต้น ในขณะเดียวกัน โมเลกุลที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมีที่เอนไซม์ช่วยเรียกว่าผลิตภัณฑ์ ซับสเตรตจะเปลี่ยนรูปร่างเป็นผลิตภัณฑ์ที่เป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์ที่เรียกว่าแอคทีฟไซต์ (ไซต์ที่ใช้งาน). เอนไซม์บางชนิดไม่สามารถทำงานได้โดยปราศจากความช่วยเหลือจากโมเลกุลที่ไม่ใช่โปรตีนที่เรียกว่าโคแฟคเตอร์ ตัวอย่างเช่น เอ็นไซม์คาร์บอนิกแอนไฮไดเรสไม่สามารถทำงานได้โดยปราศจากความช่วยเหลือของไอออนสังกะสีเพื่อทำหน้าที่รักษาสมดุลกรดเบสของร่างกายเอนไซม์ทำงานอย่างไร
วิธีการทำงานของเอ็นไซม์สามารถอธิบายได้สองแบบ คือ โมเดล ล็อคและกุญแจ เช่นเดียวกับในรุ่น ชักนำให้พอดี. อะไรคือความแตกต่าง?1. รุ่น ล็อคและกุญแจ
แบบอย่าง ล็อคและกุญแจ เป็นวิธีการทำงานของเอ็นไซม์แบบเก่าซึ่งได้รับการประกาศเกียรติคุณในปี พ.ศ. 2437 ในแบบจำลองนี้ กระบวนการทำงานของเอ็นไซม์เกี่ยวข้องกับแอกทีฟไซต์ซึ่งมีรูปทรงเรขาคณิตตามรูปทรงเรขาคณิตของซับสเตรตเฉพาะ เนื่องจากต้องมีรูปทรงเรขาคณิตที่เหมาะสม เฉพาะพื้นผิวที่เฉพาะเจาะจงเท่านั้นที่สามารถเข้าสู่ไซต์แอคทีฟของเอนไซม์ได้หากจับคู่เป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย ปริศนา หรือกุญแจและกุญแจ (ล็อคและกุญแจ).2. รุ่น ชักนำให้พอดี
แบบอย่าง ล็อคและกุญแจ ได้รับการอัพเดตเป็นโมเดลที่เรียกว่า model ชักนำให้พอดี. ไม่เหมือนนางแบบ ล็อคและกุญแจ แข็ง โมเดล ชักนำให้พอดี ถือว่าเอ็นไซม์มีรูปร่างที่ยืดหยุ่นได้และซับสเตรตมีความสามารถในการกำหนดรูปร่างสุดท้ายของเอ็นไซม์เพื่อเริ่มกระบวนการปฏิกิริยา ในรูปแบบ เหนี่ยวนำให้พอดี, นอกจากนี้ยังอธิบายด้วยว่าสารประกอบบางชนิดสามารถจับกับเอนไซม์ได้ แต่ไม่สามารถทำปฏิกิริยาได้ สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อเอนไซม์ได้รับการเปลี่ยนแปลงรูปร่างมากเกินไป [[บทความที่เกี่ยวข้อง]]ปัจจัยที่ส่งผลต่อการทำงานของเอ็นไซม์
ตำแหน่งแอคทีฟของเอนไซม์เป็นสถานที่สำหรับปฏิกิริยาทางเคมีที่จะเกิดขึ้นนั้นไวต่อสภาพแวดล้อมของเอนไซม์มาก ปัจจัยที่ส่งผลต่อการทำงานของเอนไซม์ ได้แก่1. อุณหภูมิ
เอ็นไซม์ส่วนใหญ่ทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพที่อุณหภูมิร่างกายปกติ ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 37 องศาเซลเซียส หากอุณหภูมิในสภาพแวดล้อมของเอนไซม์ลดลงเล็กน้อย ประสิทธิภาพของเอนไซม์ก็มีแนวโน้มลดลง การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่เกินขีดจำกัดความทนทานของเอนไซม์อาจส่งผลต่อพันธะเคมีที่บริเวณแอคทีฟของเอนไซม์ เงื่อนไขนี้ทำให้ไซต์แอ็กทีฟมีความเสี่ยงที่จะ "ฉลาด" น้อยลงในการจับกับซับสเตรตเฉพาะ หากอุณหภูมิในสภาวะแวดล้อมของเอนไซม์สูงเกินไป เอนไซม์จะเสี่ยงต่อการเสื่อมสภาพจนสูญเสียรูปร่างและความสามารถในการเร่งปฏิกิริยา2. pH
ความสมดุลของกรดและเบสยังส่งผลต่อการทำงานและการทำงานของเอนไซม์อีกด้วย กรดอะมิโนตกค้างในบริเวณที่ทำงานของเอนไซม์มักจะเป็นด่างหรือเป็นกรดตามธรรมชาติ หากค่า pH เปลี่ยนแปลง เช่น กรดกลายเป็นด่างหรือในทางกลับกัน สารตั้งต้นจะจับกับเอนไซม์ได้ยาก ตัวอย่างเช่น เอนไซม์ในลำไส้ทำงานได้อย่างดีที่สุดที่ pH 7.5 ในขณะเดียวกัน เอนไซม์ในกระเพาะอาหารทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพที่ pH 2 เนื่องจากสภาพแวดล้อมของอวัยวะนี้มีความเป็นกรดมากกว่าตัวอย่างบางส่วนของเอนไซม์ที่มีชื่อเสียง
ต่อไปนี้คือตัวอย่างบางส่วนของเอนไซม์ที่คุณอาจทราบอยู่แล้ว:- เอนไซม์ไลเปส ทำหน้าที่สลายไขมันให้ดูดซึมเข้าสู่ลำไส้
- เอนไซม์อะไมเลสที่มีอยู่ในน้ำลายเพื่อเปลี่ยนแป้งเป็นน้ำตาล
- เอนไซม์มอลเทส เอนไซม์ในน้ำลายนี้มีบทบาทในการเปลี่ยนมอลโตส (ไดแซ็กคาไรด์) ให้เป็นกลูโคส (โมโนแซ็กคาไรด์)
- เอนไซม์ทริปซินที่เกี่ยวข้องกับการย่อยโปรตีนให้เป็นกรดอะมิโน
- เอนไซม์แลคเตส ทำหน้าที่เปลี่ยนแลคโตสในนมให้เป็นกลูโคสและกาแลคโตส
