เอนไซม์ ในร่างกายมีหน้าที่ช่วยการทำงานในระบบต่างๆ ของร่างมนุษย์อย่างไร

เอนไซม์ ผู้ช่วยในระบบต่างๆ ของร่างกายเรา

เอนไซม์ นับว่าเป็นสารชีวโมเลกุลภายในเซลล์ที่สำคัญต่อการมีชีวิต ของทุกชีวิต

เอนไซม์ (Enzyme) คือ สารชีวโมเลกุล (Biomolecule) ที่ประกอบขึ้นจากกลุ่มของโปรตีนชนิดต่าง ๆ มีคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต ส่งเสริมให้กระบวนการต่าง ๆ ภายในร่างกายไม่ว่าจะเป็นกระบวนการสันดาป (Metabolism) กระบวนย่อยสลายสสารและโมเลกุลเพื่อพลังงาน (Catabolism) หรือกระบวนการสังเคราะห์สารต่าง ๆ (Anabolism) ของสิ่งมีชีวิตดำเนินไปอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด

เอนไซม์เปรียบเสมือนกุญแจสำคัญที่ส่งเสริมการมีชีวิตของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ตั้งแต่ไซนาโนแบคทีเรีย จนถึงสัตว์เลี้ยงลูกกด้วยนม อีกความหมายหนึ่งคือ ถ้าหากสิ่งมีชีวิตขาดเอนไซม์ ร่างกายของจะอ่อนแอลงเรื่อยๆ และตายในที่สุด ดังนั้น เอนไซม์จึงเปรียบเหมือนผู้ช่วยในระบบต่างๆ ของร่างกาย ทำหน้าที่ ช่วยเร่งปฏิกิริยาเคมีที่จำเพาะ (Specific catalyst) ซึ่งจะทำงานร่วมกับสารชีวเคมีอื่น ได้แก่ โคเอนไซม์ (Co-enzymes) ซึ่งร่างกายได้รับจากสารอาหารจำพวกพวก วิตามิน และแร่ธาตุที่จำเป็นต่อร่างกาย แต่ถ้ามีเฉพาะวิตามิน และแร่ธาตุนั้น จะไม่สามารถกระตุ้นการทำงานภายในเซลล์ได้ หากไม่ได้ทำงานร่วมกับเอนไซม์

บทบาทหน้าที่และหลักการทำงานของเอนไซม์

เอนไซม์เปรียบเสมือนกุญแจสำคัญที่ส่งเสริมการมีชีวิตของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ทำหน้าที่ย่อยสลายและช่วยดูดซึมสารอาหาร ส่งเสริมให้ปฏิกิริยาเคมีต่าง ๆ ดำเนินไปอย่างสมดุล เพื่อร่างกายดำรงอยู่ได้อย่างไม่เสื่อมถอยหรือเกิดโรคภัยไข้เจ็บที่ส่งผลถึงชีวิต ดังนั้น เอนไซม์จึงทำหน้าที่เสมือนผู้ช่วยของระบบภายในต่าง ๆ

โดยเฉพาะการทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีที่สำคัญ ซึ่งมีหน้าที่จำเพาะ (Specific catalyst) ต่อสารตั้งต้น (Substrate) ที่ถูกกำหนดไว้ในตำแหน่งที่เฉพาะเจาะจง (Active Site) เท่านั้น เอนไซม์เร่งปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น เพื่อสร้างสารประกอบเอนไซม์รวมกับสารตั้งต้น (Enzyme-Substrate complex) ก่อนเปลี่ยนสารตั้งต้นให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์ (Product) ที่ต้องการ โดยไม่ก่อให้เกิดผลข้างเคียงหรือการรบกวนต่อปฏิกิริยาเคมีอื่น ๆ

เอนไซม์, สับสเตรต, การทำงานของเอนไซม์, กลไกลของเอนไซม์
ภาพแสดงกลไกการย่อยสารตั้งต้นของเอนไซม์

(เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ: NGT x SaySci Ep.2 “ผลไม้เปลี่ยนสีจากเอนไซม์”)

คุณสมบัติของเอนไซม์

1. เอนไซม์มีโครงสร้างหลักเป็นสารประกอบจำพวกโปรตีนต่าง ๆ ทั้งพอลิเพปไทด์ (Polypeptide) สายเดี่ยว หรือหลายสายที่รวมตัวอยู่ด้วยกัน ซึ่งเอนไซม์แต่ละชนิดมีโครงสร้างที่จำเพาะและถูกกำหนดตามลำดับการเรียงตัวของกรดอะมิโน (Amino Acids) ภายในโมเลกุล นอกจากนี้ ยังมี “โฮโลเอนไซม์” (Holoenzyme) อีกหลายชนิด ซึ่งมีสารประกอบอื่นที่ไม่ใช่โปรตีนรวมอยู่ด้วย อาจเป็นโคแฟกเตอร์ (Cofactor) สารประกอบที่มีไอออนของโลหะหรือโคเอนไซม์ (Coenzyme) ที่เป็นสารประกอบอินทรีย์ในโมเลกุล เป็นต้น

2. เอนไซม์แต่ละชนิดมีหน้าที่เฉพาะของตนและจะทำปฏิกิริยาเคมีจำเพาะกับสารตั้งต้น (Substrate) ที่ถูกกำหนดไว้เท่านั้น อย่างเช่น เอนไซม์ชนิดย่อยไขมันจะไม่ทำหน้าที่ย่อยแป้งหรือคาร์โบไฮเดรต ยกเว้นเอนไซม์บางชนิดที่มีความเฉพาะเจาะจงต่ำที่อาจสามารถเร่งปฏิกิริยาของสารเริ่มต้นที่คล้ายคลึงกันได้

3. เอนไซม์จะยังคงสภาพเดิมทั้งคุณสมบัติ โครงสร้างและปริมาณภายหลังการเกิดปฏิกิริยา เมื่อสิ้นสุดปฏิกิริยา เอนไซม์จะกลับสู่สภาวะตั้งต้นเพื่อรอสารตั้งต้นตัวใหม่อีกครั้ง

4. เอนไซม์ทำงานโดยการเข้าไปลดพลังงานกระตุ้น (Activation Energy) ของปฏิกิริยา ทำให้ปฏิกิริยาต่าง ๆ สามารถเกิดได้ง่ายและรวดเร็วยิ่งขึ้น ในขณะที่ใช้พลังงานไปเพียงน้อยนิด ซึ่งหากไม่มีเอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ร่างกายอาจต้องสูญเสียพลังงานในปริมาณสูงยิ่งกว่าเพื่อให้เกิดผลลัพธ์ตามที่ร่างกายต้องการ

ปัจจัยที่ส่งผลต่อการทำงานของเอนไซม์

อุณหภูมิ : อุณหภูมิที่เหมาะสมต่อการทำงานโดยทั่วไปของเอนไซม์ อยู่ในช่วง 25 ถึง 40 องศาเซลเซียส ซึ่งหากอุณหภูมิสูงเกินไปจะทำให้เอนไซม์สูญเสียโครงสร้างและส่งผลให้ไม่สามารถเข้าร่วมกับสารตั้งต้นที่ต้องการได้

ความเป็นกรดเบส : ค่า pH 6 ถึง 7.5 คือ ช่วงที่เหมาะสมต่อการทำงานของเอนไซม์ แต่อย่างไรก็ตาม มีเอนไซม์บางชนิดสามารถทำงานได้ดีในสภาพความเป็นกรดเบสที่จำเพาะเจาะจง

ปริมาณและความเข้มข้นของสาร : ทั้งของเอนไซม์และสารตั้งต้น ซึ่งอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะแปรผันตามความเข้มข้นของสารเหล่านี้ ถ้าหากความเข้มข้นของสารตัวใดตัวหนึ่งมีมากเกินไป อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเข้าสู่สภาวะคงที่ เนื่องจากไม่มีเอนไซม์และซับสเตรดเหลือพอที่จะทำปฏิกิริยาขึ้นอีก

ตัวอย่างของเอนไซม์ที่มีผลต่อการย่อยอาหาร : ป้อนกล้วยเด็กก่อน 6 เดือน…เสี่ยงตาย!! (ชัวร์หรือ?)

สืบค้นและเรียบเรียง
คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ


ข้อมูลอ้างอิง

Medthai – https://medthai.com/เอนไซม์/
คณะแพทยศาสตร์ศิริราชพยาบาล มหาวิทยาลัยมหิดล – https://www.si.mahidol.ac.th/department/Biochemistry/home/MD/นศพ.57/เอนไซม์นศพ2557-อ.ชยานนท์.pdf
มหาวิทยาลัยขอนแก่น – https://ag2.kku.ac.th/eLearning/137748/Doc/Chapter%206%20Enzymes.pdf
มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ – http://asp.plastics.or.th:8001/files/article_file/20181016080536u.pdf


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ : รายการอาหารที่มีเอนไซม์สูง

เรื่องแนะนำ

มดรู้จักการต่อกันเป็นสะพาน

มดรู้จักการต่อกันเป็นสะพาน ว่ากันว่าบนโลกใบนี้มีประชากรมดทั้งหมดรวมกันราวหมื่นล้านล้านตัว จำนวนมากมหาศาลเช่นนี้เทียบได้กับวลีที่ว่ามนุษย์ครองโลก เพราะหากเทียบด้วยจำนวนแล้ว มดเองก็กำลังครองโลกอยู่เช่นกัน มดเป็นสัตว์สังคมที่มีความซับซ้อนและความสำเร็จของพวกมันนั้นจำเป้นต้องอาศัยการพึ่งพากัน จากฟุตเทจที่ทำการทดลองกับมดนี้จะแสดงให้เห็นว่าพวกมันแก้ไขปัญหาช่องว่างด้วยการต่อตัวเป็นสะพานเพื่อเดินต่อไปยังจุดหมาย มดที่ต่อตัวอยู่ริมสุดจะชะลอตัวเองลงเมื่อเจอกับช่องว่าง และมดงานตัวอื่นๆ จะเข้ามาเติมเต็มจนในที่สุดสะพานมดก็เสร็จสมบูรณ์ ด้วยมันสมองที่มีน้ำหนักเพียง 1 ในล้านของมันสมองมนุษย์ น่าแปลกใจที่มดเหล่านี้สามารถสื่อสารกันได้ด้วยการส่งสัญญาณเท่านั้น แตกต่างจากเราพวกมันไม่มีภาษาแต่ใช้สัญชาตญาณในการสื่อสาร การทดลองศึกษาความร่วมมือกันของมดเหล่านี้จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ไขคำตอบว่ามดมีรูปแบบการสื่อสารในสังคมอย่างไร ตลอดจนอะไรคือเคล็ดลับที่ช่วยให้มันอยู่รอดมาจนทุกวันนี้ได้ (ชมคลิปการต่อกันของสะพานหมดได้ที่นี่) อ่านเพิ่มเติม ทำไมราชินีมดและแมลงอื่นๆ จึงฝังศพพวกที่ตายแล้ว

เหตุใดนิวตันจึงเชื่อว่า ดาวหางเป็นเหตุของน้ำท่วมโลก

แม้จะมีน้ำบนโลกและมีฝนตกลงมาทั้งวันทั้งคืนสี่สิบเก้าวัน ก็ยังไม่เพียงพอที่จะทำให้เกิดน้ำท่วมครั้งใหญ่ได้ ฉะนั้นแล้วต้องมีคำอธิบายทางวิทยาศาสตร์อื่นๆสำหรับเรื่องราวอุทกภัยครั้งยิ่งใหญ่นี้

ดูเหมือนว่าเกราะของไดโนเสาร์ไม่ได้มีไว้แค่ต่อสู้

ดูเหมือนว่าเกราะของไดโนเสาร์ไม่ได้มีไว้แค่ต่อสู้ ไดโนเสาร์ บางชนิดมีเกราะไว้สำหรับช่วยให้มันได้เปรียบยามต่อสู้ แต่สำหรับไดโนเสาร์สายพันธุ์หนึ่งที่เคยมีชีวิตอยู่ในยุคครีเตเชียส ร่างกายที่ปกคลุมไปด้วยแผ่นเกราะของมันดูเหมือนว่าจะมีส่วนช่วยในการจับคู่ผสมพันธุ์ด้วย ผลการศึกษาฟอสซิลของ Borealopelta markmitchelli ไดโนเสาร์หุ้มเกราะ พบว่าแผ่นกระดูกที่อยู่ล้อมรอบคอและไหล่ของมันนั้นมีขนาดใหญ่โตเกินไปสำหรับการต่อสู้ นั่นจึงเป็นไปได้ว่าแผ่นกระดูกเหล่านี้น่าจะมีไว้สำหรับการดึงดูดความสนใจของเพศตรงข้ามหรือใช้ข่มขวัญคู่แข่งของมัน ย้อนกลับไปเมื่อ 110 ล้านปีก่อน เจ้าไดโนเสาร์กินพืชตัวนี้ตาย ร่างของมันจมลงไปยังก้นมหาสมุทรโบราณ ในปี 2011 คนงานเหมืองในแคนาดาค้นพบร่างของมันเข้าโดยบังเอิญ  นับเป็นความโชคดีที่ร่างของมันจมลงในตะกอน ส่งผลให้แร่ธาตุเข้าไปแทนที่เนื้อเยื่อก่อนที่มันจะเน่าเปื่อย ร่างที่กลายเป็นหินทั้งร่างช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาได้ว่าไดโนเสาร์ตัวนี้เคยมีชีวิตอยู่อย่างไร ในความเป็นจริงการคาดเดาว่าเกราะของสัตว์นั้นถูกใช้เพื่อการต่อสู้และการจับคู่ก็ไม่ได้เป็นสิ่งที่น่าประหลาดใจนัก ช้างเองก็ใช้งวงของมันในการต่อสู้ ป้องกันตัว และงวงเดียวกันนี้ก็ใช้เป็นเกณฑ์ในการวัดด้วยเช่นกันหากตัวเมียต้องการที่จะเลือกผสมพันธุ์ “ส่วนใหญ่ของโครงสร้างที่ซับซ้อนเหล่านี้ ไม่ว่าจะเป็นหางของนก การเปลี่ยนสีของกิ้งก่า หรือเขาในสัตว์สี่เท้า แรงขับที่ทำให้พวกมันวิวัฒนาการสิ่งเหล่านี้ขึ้นมาล้วนมาจากการคัดสรรทางเพศ” Caleb Brown นักวิจัยจากพิพิธภัณฑ์ Royal Tyrrell กล่าว ซึ่งตัวเขาเองกำลังอยู่ระหว่างการศึกษาไดโนเสาร์ Borealopelta ด้วยทุนสนับสนุนจากเนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก ผลการวิจัยเจ้า Borealopelta ใหม่จาก Brown ถูกเผยแพร่ผ่านเว็บไซต์ PeerJ ซึ่งเป็นหนึ่งในงานวิจัยไม่กี่ชิ้นที่ศึกษาเกี่ยวกับไดโนเสาร์หุ้มเกราะ และเป็นงานวิจัยแรกที่มุ่งเป้าไปที่การศึกษาฟอสซิลของเนื้อเยื่อ ซึ่งไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน “มันยากที่จะพิจารณาการใช้งานจากรูปร่างของอวัยวะ แม้แต่ในสัตว์ที่ยังมีชีวิตอยู่ก็ตาม” Victoria Arbour นักชีววิทยาผู้เชี่ยวชาญด้านไดโนเสาร์หุ้มเกราะโดยเฉพาะ […]

ระบบประสาทส่วนปลาย (Peripheral Nervous System)

ระบบประสาทส่วนปลาย (Peripheral Nervous System: PNS) คือส่วนของระบบประสาทที่แตกแขนงออกมาจากระบบประสาทส่วนกลาง (Central Nervous System: CNS) ทำหน้าที่รับและส่งกระแสประสาทหรือข้อมูลที่ได้รับจากส่วนต่างๆ ของร่างกายเข้าสู่สมองและไขสันหลัง ซึ่งเป็นศูนย์กลางการควบคุมและประมวลผล และนำคำสั่งหรือผลของสิ่งเร้าที่ได้จากการประมวลผลส่งต่อไปปฏิบัติยังหน่วยรับความรู้สึกและอวัยวะรับสัมผัสต่างๆ รวมถึงเซลล์ประสาทและเส้นประสาทที่อยู่นอกระบบประสาทส่วนกลาง เพื่อให้ร่างกายตอบสนองต่อสิ่งเร้าได้อย่างถูกต้อง เช่น ความรู้สึกเจ็บปวด ความรู้สึกร้อนและเย็น การรับรู้แรงกดทับที่ผิวหนัง และการเคลื่อนไหวของร่างกาย เป็นต้น องค์ประกอบของระบบประสาทส่วนปลาย เส้นประสาทสมอง (Cranial Nerve) 12 คู่ – ทำหน้าที่รับส่งกระแสประสาทสู่สมองและนำคำสั่งการจากสมองส่งต่อไปยังหน่วยปฏิบัติการ เส้นประสาทไขสันหลัง (Spinal Nerve) 31 คู่ – ทำหน้าที่รับส่งกระแสประสาทสู่ไขสันหลังและนำคำสั่งการจากไขสันหลังส่งต่อไปยังหน่วยปฏิบัติการ เช่น กล้ามเนื้อและต่อมต่างๆ เซลล์ประสาท (Neuron) นอกระบบประสาทส่วนกลาง – ทำหน้าที่รับข้อมูลจากร่างกายและนำส่งไปยังสมองและไขสันหลัง การทำงานของระบบประสาทส่วนปลายจำแนกได้ 2 ลักษณะ คือ ระบบประสาทภายใต้อำนาจจิตใจ หรือระบบประสาทโซมาติก (Somatic Nervous System: SNS) ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของกล้ามเนื้อโครงร่างที่อยู่ภายใต้อำนาจจิตใจ […]