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

ดาวเทียมเล็ก ในโครงการ THEOS 2 : เทคโนโลยีดาวเทียมโดยคนไทย

ดาวเทียมเล็ก ในโครงการ THEOS-2 ถือเป็นดาวเทียมสำรวจดวงแรกของประเทศไทยในระดับ Industrial Grade ที่วิศวกรดาวเทียมไทยได้มีส่วนสำคัญในออกแบบและพัฒนาร่วมกับองค์กรต่างประเทศที่มีความเชี่ยวชาญ ความชำนาญ และมีชื่อเสียงระดับโลกทางด้านเทคโนโลยีอวกาศ ในโครงการ THEOS-2 มีส่วนประกอบมากมายทั้งตัวดาวเทียมจนถึงระบบภาคพื้น และหนึ่งในนั้นคือการผลิต ดาวเทียมเล็ก หรือ THEOS-2 SmallSAT ที่เป็นฝีมือการพัฒนาโดยวิศวกรไทยร่วมกับ Surrey Satellite Technology หรือ SSTL ในสหราชอาณาจักร และดาวเทียมเล็กยังเป็นดาวเทียวของไทยดวงแรกที่เป็นระดับ Industrial Grade ที่ผลิตโดยคนไทย หนึ่งในจุดประสงค์ของการริเริ่มโครงการ THEOS-2 คือการพัฒนาขีดความสามารถของบุคลากรไทยในด้านการพัฒนาเทคโนโลยีดาวเทียม โดยประเทศไทยได้ส่งวิศวกรชาวไทยจำนวน 22 คน ไปร่วมเก็บเกี่ยวองค์ความรู้และแลกเปลี่ยนประสบการณ์จากผู้เชี่ยวชาญและทีมวิศวกร Co-engineering จากบริษัท AIRBUS และ SSTL มาโดยตลอด ในตลอดระยะกว่า 2 ปีที่ผ่านมา ทีมบุคลากรชาวไทยได้เข้าร่วมการฝึกอบรม การร่วมออกแบบระบบปฏิบัติการภาคพื้นดิน การเข้าปฏิบัติการในส่วนประกอบและทดสอบดาวเทียม รวมถึงการนำเสนอความก้าวหน้าในส่วนงานที่รับผิดชอบร่วมกับผู้เชี่ยวชาญในแต่ละระบบ เพื่อหวังที่จะสร้างดาวเทียมที่เกิดขึ้นจากฝีมือการผลิตและการออกแบบของคนไทยในทุกกระบวนการ โดยมีเป้าหมายให้ประเทศไทยก้าวสู่อุตสาหกรรมอวกาศโลกได้ในอนาคต นอกจากการพัฒนาบุคคลากรแล้ว GISTDA ยังเปิดโอกาสให้ผู้ประกอบการไทยได้มีส่วนร่วมกับการผลิตชิ้นส่วนดาวเทียมเล็กด้วย เพื่อสนับสนุนผู้ประกอบการในประเทศ และช่วยส่งเสริมเพิ่มศักยภาพพร้อมทั้งยกระดับขีดความสามารถเพื่อเข้าสู่ […]

วัคซีนโควิด-19 ความหวังและทางรอดของประชากรโลก

สถานการณ์การแพร่ระบาดของโควิด-19 กลับมายังประเทศไทยอีกครั้ง จากการเดินทางเข้าออกประเทศอย่างผิดกฏหมายของแรงงานชาวไทยและเมียนมา นอกจาก ‘สวมหน้ากาก กินช้อนกลาง ล้างมือ’ แล้ว ประเด็นสำคัญอีกหนึ่งเรื่องคือ ทุกคนกำลังเฝ้ารอ วัคซีนโควิด-19 ในขณะเดียวกัน ความหวังสุดท้ายของโลก วัคซีนโควิด-19 ก็เริ่มถูกทยอยฉีดให้บุคคลกลุ่มแรกในหลายประเทศทั่วโลก โดยใช้วัคซีนที่ผลิตจากบริษัทเอกชนชั้นนำของโลก แต่อย่างไรก็ตาม ผู้เชี่ยวชาญด้านไวรัสวิทยากล่าวว่า ประสิทธิภาพของวัคซีนยังอยู่ระหว่างการเก็บรวบรวมข้อมูล เท่ากับว่าศึกของมนุษยชาติครั้งนี้ยังไม่ใกล้สิ้นสุด และความท้าทายต่อไปคือ ความเหลื่อมล้ำในการเข้าถึงวัคซีนของประชากรโลก ที่ประชากรในประเทศยากจนอาจต้องรอวัคซีนไปอีกหลายปี ทำไม วัคซีนโควิด -19 จึงใช้เวลาเวลาศึกษาวิจัยอย่างรวดเร็ว เมื่อเริ่มแรกของการระบาดโรคโควิด-19 เกิดขึ้นในประเทศจีน เพียงไม่กี่สัปดาห์หลังจากนั้น นักวิทยาศาสตร์ชาวจีนสามารถถอดรหัสพันธุกรรมของไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่ได้สำเร็จ และเผยแพร่ข้อมูลนี้ไปยังนานาประเทศ เพื่อเป็นฐานข้อมูลเกี่ยวกับการศึกษาโรคอุบัติใหม่นี้ ในกระบวนการผลิตวัคซีนต้องเริ่มศึกษาชีววิทยาของเชื้อไวรัสก่อน และศึกษาหากลไกการติดเชื้อในร่างกายมนุษย์ และหาเป้าหมายของการติดเชื้อเพื่อหาแอนติเจน ลำดับขั้นตอนตั้งแต่พบโรคระบาด กระบวนการผลิตวัคซีน ประกอบด้วยขั้นตอนต่างๆ ดังนี้ การพัฒนาวัคซีนในระยะก่อนการศึกษาในคน (Pre-clinical phase) การศึกษากลไกการเกิดโรค การค้นคว้าหาแอนติเจนที่กระตุ้นภูมิคุ้มกันสามารถป้องกันโรค พัฒนากระบวนการผลิตและวิธีการทดสอบทางห้องปฏิบัติการ ผลิตในห้องปฏิบัติการและทดสอบในสัตว์ทดลองซึ่งผ่านการอนุมัติจากคณะกรรมการจรรยาบรรณการใช้สัตว์ทดลอง การพัฒนาวัคซีนในระยะการศึกษาในคน (Clinical phase) ผลิตในโรงงานกึ่งอุตสาหกรรมและทำการทดสอบในมนุษย์ระยะที่ 1, 2, 3 ซึ่งได้ผ่านการอนุมัติจากคณะกรรมการจรรยาบรรณการใช้ยาในคน […]

พายุไต้ฝุ่นฮากิบิส : พายุที่สร้างความกังวลไปทั่วญี่ปุ่น

ญี่ปุ่นเตรียมพร้อมรับมือกับ พายุไต้ฝุ่นฮากิบิส ที่กำลังจะเคลื่อนตัวขึ้นฝั่งในสุดสัปดาห์นี้ หนึ่งในพายุที่รุนแรงมากที่สุดลูกหนึ่งในปีนี้ กำลังเคลื่อนตัวขึ้นฝั่งทางตะวันออกของญี่ปุ่นในช่วงสุดสัปดาห์นี้ คาดว่าส่งผลกระทบเป็นวงกว้างทั้งประเทศ พายุไต้ฝุ่นฮากิบิส อาจส่งผลให้เกิดฝนตกหนัก ทางการเตรียมออกประกาศเตือนประชาชนล่วงหน้า และเตรียมรับมือกับพายุครั้งนี้ กรมอุตุนิยมวิทยาญี่ปุ่น รายงาน “พายุไต้ฝุ่นจะเคลื่อนตัวขึ้นฝั่งที่ภูมิภาคโตไค หรือคันโต ในวันเสาร์ที่จะถึงนี้ (12 ตุลาคม 2019)” ยาซูชิ คาจิฮาระ เจ้าหน้าที่กรมอุตุนิยมวิทยา กล่าวและเสริมว่า “จากความรุนแรงของพายุ และความสูงของคลื่น เรากำลังเฝ้าดูความเป็นไปได้ของการเคลื่อนตัวขึ้นฝั่งที่ภูมิภาคคันโตะ” กรมอุตุนิยมวิทยาของญี่ปุ่นจัดให้พายุไต้ฝุ่นฮากิบิสอยู่ในระดับ “รุนแรงมาก” โดยพายุมีทิศทางการเคลื่อนตัวไปทางเหนือของมหาสมุทรแปซิฟิก และเคลื่อนตัวผ่านเกาะฮอนชูของประเทศญี่ปุ่น อ่านเพิ่มเติม : ความรุนแรงของพายุ ไต้ฝุ่นฮากิบิสอาจสร้างความเสียหายได้เทียบเท่ากับพายุไต้ฝุ่นที่เกิดขึ้นในปี 1958 ซึ่งส่งผลให้มีประชาชนเสียชีวิตราว 1,200 คนในภูมิภาคคันโต และเกาะอีซุ นอกจากนี้ พายุไต้ฝุ่นฮากิบิสสามารถก่อให้เกิดคลื่นซัดชายฝั่ง (Strom surge) ที่ส่งผลกระทบโดยตรงต่อประชาชนที่อาศัยอยู่แนวชายฝั่งของเกาะฮอนชู และอาจเกิดน้ำท่วมฉับพลัน ข้อมูลล่าสุดของพายุไต้ฝุ่นฮากิบิส (เมื่อวันที่ 11 ตุลาคม 2019) การเคลื่อนที่ 250 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ความเร็วลม 180 กิโลเมตรต่อชั่วโมง […]

กลุ่มดาว บนท้องฟ้า (Constellations)

ความเชื่อและการศึกษาเรื่อง กลุ่มดาว นับตั้งแต่มนุษย์ดำรงอาศัยอยู่บนโลกใบนี้ ปริศนาของวัตถุบนท้องฟ้าเป็นสิ่งที่ถูกให้ความสำคัญตลอดมา ผู้คนเฝ้ามองผืนฟ้าอันกว้างใหญ่ ทำการจดจำและบันทึกการปรากฏขึ้นของ กลุ่มดาว และใช้แสงสว่างเล็กๆ เหล่านี้เป็นเครื่องเตือนเวลา และนาฬิกาที่บ่งบอกการผันเปลี่ยนของฤดูกาล ใช้เป็นเข็มทิศนำทาง รวมถึงการนำโลกของดวงดาวมาเป็นแรงบันดาลใจในการสร้างสรรค์ตำนาน และนิทานพื้นบ้านในหลากหลายวัฒนธรรม มนุษย์ทำการรวบรวมดวงดาวที่ส่องสว่างเหล่านี้เข้ามาไว้ด้วยกันตามความคิด จินตนาการและความเชื่อ จนกลายเป็นต้นกำเนิดของ  “กลุ่มดาว” มากมายที่เรารู้จักในปัจจุบันนี้ กลุ่มดาว (Constellations) คือ กลุ่มของดาวฤกษ์ที่ถูกกำหนดขึ้น ผ่านการเชื่อมต่อกันเป็นรูปร่างต่างๆ ตามจินตนาการในอวกาศสามมิติ ซึ่งในอดีตมนุษย์เราเชื่อว่าดวงดาวแต่ละดวงถูกตรึงไว้บนผิวของทรงกลมขนาดใหญ่ที่เรียกว่า “ทรงกลมท้องฟ้า” (Celestial sphere) โดยอยู่ห่างจากโลก ซึ่งเป็นจุดศูนย์กลางในระยะทางที่เท่ากัน จึงได้รวบรวมดวงดาวที่อยู่ใกล้เคียงกันเป็นกลุ่มตามจินตนาการ ไม่ว่าจะเป็นคน สัตว์ สิ่งของ หรือเทพเจ้าในตำนาน เรียกรวมกันเป็นกลุ่มดาว อ่านเพิ่มเติมเรื่อง การกำเนิดดาวฤกษ์ แต่ในความเป็นจริงแล้ว ดวงดาวแต่ละดวงอยู่ห่างไกลกันมากในห้วงอวกาศ รวมถึงมีลักษณะที่แตกต่างกันออกไปอย่างสิ้นเชิง เช่น สี ขนาด รูปร่างและความสว่างของดาวแต่ละดวง แต่จากการที่ดวงดาวเหล่านี้ อยู่ห่างไกลจากโลกมากนัก มนุษย์จึงเห็นดวงดาวหยุดนิ่งอยู่กับที่ ทั้งๆ ที่ดาวฤกษ์ทุกดวงในจักรวาล มีการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วและทิศทางที่แตกต่างกันออกไปอยู่ตลอดเวลา ส่งผลให้กลุ่มดาวที่เราสังเกตเห็นในอดีตเมื่อหลายหมื่นปีก่อน มีระยะห่างระหว่างดาวแต่ละดวงหรือรูปร่างแตกต่างออกไปจากกลุ่มดาวที่เราพบเห็นในปัจจุบัน รวมไปถึงการเปลี่ยนแปลงที่จะเกิดขึ้นอีกในอนาคตหลายหมื่นปีข้างหน้าอีกด้วย ปัจจุบัน มีกลุ่มดาวที่มนุษย์ศึกษามีทั้งหมด […]