เป็นโปรตีนชนิดก้อนกลมชนิดหนึ่ง
ที่ทําหน้าที่เป็น ตัวเร่งปฏิกิริยา ในสิ่งมีชีวิต โดยจะไป ลดพลังงานก่อกัมมันต์
(Activation energy ; Ea) และทําให้อนุภาคของสารตั้งต้น
(Substrate) ชนกันในทิศทางที่เหมาะสม มีผลทําให้ ปฏิกิริยาเกิดได้เร็วขึ้น ดังภาพ
จากกราฟ
การหาพลังงานก่อกัมมันต์ (Ea) จากกราฟระหว่างพลังงานกับการดําเนินไปของปฏิกิริยาสามารถหาได้
โดยนําเอาพลังงานของสารตั้งต้นไปลบออกจากพลังงานที่จุดสูงสุดของการเกิดปฏิกิริยานั้นๆ
ซึ่งเอนไซม์จะมีตำแหน่งที่ไปกระตุ้นการเกิดปฏิกิริยา เรียกว่า Active site และมีขั้นตอนการทำงานของเอนไซม์ ดังภาพ
ลักษณะโครงสร้างและการทำงาน
Active site ของเอนไซม์
ขั้นตอนการทำงานของเอนไซม์
แบบรวมโมเลกุล
ขั้นตอนการทำงานของเอนไซม์
แบบสลายโมเลกุล (เช่น สารอาหาร)
ปัจจัยที่มีผลต่อการทำงานของเอนไซม์
เนื่องจากเอนไซม์เป็นโปรตีนทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาของซับเตรทจนได้เป็นผลผลิตแล้ว
จะสามารถกลับมาทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาได้อีกอย่างต่อเนื่อง การได้รับผลกระทบจากสิ่งแวดล้อมจึงมีผลต่อการทำงานของเอนไซม์โดยปัจจัยต่างๆที่มีผลต่อการทำงานของเอนไซม์โดยสรุปประกอบด้วย
1. ความเข้มข้นของซับสเตรท
เมื่อความเข้มข้นของซับสเตรทเพิ่มขึ้น
อัตราเร็วของปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นจนถึงจุดที่มีความเร็วสูงสุด
ในกรณีที่มีซับสเตรทเพียงชนิดเดียวและความเข้มข้นของเอนไซม์คงที่
และหลังจากนั้นแม้จะเพิ่มความเข้มข้นของซับสเตรท
อัตราเร็วของปฏิกิริยาก็ไม่เพิ่มขึ้น
ในบางกรณีความเข้มข้นของซับสเตรทที่สูงเกินไปอาจยับยั้งปฏิกิริยาทำให้อัตราเร็วการเกิดปฏิกิริยาลดลงได้
2. ความเข้มข้นของเอนไซม์
อัตราเร็วของปฏิกิริยามักจะแปรผันโดยตรงกับความเข้มข้นของเอนไซม์ เมื่อมีปัจจัยอื่นๆ เช่น
ความเข้มข้นของซับสเตรท ค่าพีเอช และอุณหภูมิคงที่ ยกเว้น ในกรณีต่างๆ ดังนี้คือ
อัตราการละลายของซับสเตรทมีขีดจำกัดเช่น
การละลายของออกซิเจนในระบบที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน
การผันแปรสมบัติของซับสเตรทหรือผลิตภัณฑ์จนทำให้เกิดการยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ หรือการที่โคแฟคเตอร์ที่จำเป็นสำหรับเอนไซม์แตกตัวออกจากเอนไซม์เป็นต้น
3. ค่าพีเอช เอนไซม์ส่วนใหญ่จะเร่งปฏิกิริยาได้ในช่วงพีเอช
ระหว่าง 4-10 ถ้าพีเอชต่ำกว่า 4 หรือสูงกว่า 10
จะทำให้เอนไซม์ถูกยับยั้งอย่างถาวร
ยกเว้นเพปซิน เรนนินและอัลคาไลน์-ฟอสฟาเทส
ทั้งนี้เพราะเอนไซม์ทุกชนิดเป็นโปรตีน
การเปลี่ยนแปลงพีเอชมีผลต่อประจุบนโมเลกุลของโปรตีนจึงมีผลต่อการทำงานที่บริเวณเร่ง
(active site)
ของเอนไซม์
และจะมีผลสูงสุดเมื่อมีความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนหรือไฮดรอกซิลไอออนมากจนถึงจุดพีไอ
ซึ่งโครงสร้างโมเลกุลแบบตติยภูมิของโปรตีนถูกทำลาย จึงทำให้
การรวมตัวของเอนไซม์กับซับสเตรทที่บริเวณเร่งไม่สามารถเกิดขึ้นได้ เอนไซม์แต่ละชนิดมีค่าพีเอชที่เหมาะสม
(optimum pH) สำหรับเร่งปฏิกิริยาให้ได้ความเร็วสูงสุด
เอนไซม์
|
pH ที่เหมาะสม
|
ไลเปส (ตับอ่อน)
|
8.0
|
ไลเปส (กระเพาะอาหาร)
|
4.0 – 5.0
|
เปปซิน
|
1.5 – 1.6
|
ทริปซิน
|
7.8 – 8.7
|
ยูรีเอส
|
7.0
|
มอลเทส
|
6.1 – 9.8
|
อะไมเลส (ตับอ่อน)
|
6.7 – 7.0
|
4. อุณหภูมิ
การเพิ่มอุณหภูมิจะทำให้สารที่ทำปฏิกิริยามีพลังงานมากพอที่จะทำให้สารนั้นกลายเป็นสารที่ถูกกระตุ้นแล้วมีพลังงานสูง
อยู่ในสภาพที่จะเปลี่ยนไปเป็นผลิตผลอย่างรวดเร็ว
การเพิ่มอุณหภูมิจึงทำให้อัตราเร็วของปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น แต่การเพิ่มอุณหภูมิทำให้โปรตีนซึ่งมีโครงรูปสามมิติที่ต้องจัดเรียงตัวของหมู่ต่างๆในโมเลกุล โดยเฉพาะบริเวณเร่งให้พอเหมาะแก่การจับกับซับสเตรทแล้วเกิดปฏิกิริยาเปลี่ยนเป็นผลผลิตได้
เมื่อมีอุณหภูมิสูงเกินไปจะทำให้โปรตีนแปลงสภาพจากธรรมชาติ
จึงทำให้เอนไซม์มีสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาลดลงหรือเสียไป
5. แอกติวิตีของน้ำ
การทำงานเอนไซม์โดยทั่วไปจะเกิดได้ดีเมื่ออยู่ในภาวะที่เป็นสารละลายในน้ำ ยกเว้น
เอนไซม์บางชนิด เช่น ไรโบนิวเคลียเอสและไลโซไซม์
เนื่องจากน้ำเป็นตัวทำละลายทั้งเอนไซม์และซับสเตรท จึงทำให้มีการการชนกันของโมเลกุลทั้ง
2 ชนิด จนสามารถจับตัวกันได้ ยิ่งเป็นเอนไซม์ในกลุ่มไฮโดรเลส
น้ำยังทำหน้าที่เป็นซับสเตรทด้วยปฏิกิริยาจึงเกิดได้ดี เมื่อมีค่าแอกติวิตีของน้ำค่อนข้างสูง
6. โคแฟคเตอร์ของเอนไซม์
เอนไซม์จำนวนมากจะเร่งปฏิกิริยาได้ต่อมีโคแฟคเตอร์ร่วมทำงานด้วย เช่น
พอลิฟีนอลออกซิเดส ต้องมีไอออนของทองแดง แอลฟา-
อะไมเลสต้องมีไอออนของแคลเซียมเป็นต้น
หากขาดโคแฟคเตอร์ก็จะทำให้เอนไซม์ทำงานไม่ได้
7. สารยับยั้งการทำงานของเอนไซม์
สารยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ (enzyme inhibitor)
เป็นสารที่มีผลทำให้ความเร็วของปฏิกิริยาที่มีเอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาลดลง
เช่น ทริปซินอินฮิบิเตอร์ ที่พบในถั่วเหลืองซึ่งยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ทริปซิน
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น